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深入理解设计模式之状态模式

news 2025/5/30 14:43:53

下面是一篇关于设计模式之状态模式（State Pattern）的详细博客，并附有 Java 实现代码示例。

深入理解设计模式之：状态模式（State Pattern）

一、什么是状态模式？

状态模式（State Pattern）是一种行为型设计模式。它允许一个对象在其内部状态发生改变时，改变其行为（即表现出不同的行为）。状态模式将与状态相关的行为封装到独立的状态类中，并通过状态切换来改变对象的行为。

核心思想：
将状态的切换和行为的变化解耦，使得状态切换变得灵活，代码结构清晰，易于扩展和维护。

二、状态模式的应用场景

对象的行为依赖于它的状态，并且在运行时根据状态发生改变
代码中包含大量与状态相关的条件语句（如 if-else 或 switch-case）
状态切换频繁，且状态行为复杂

常见例子：

工作流引擎（如订单状态：待支付、已支付、已发货、已完成等）
TCP 连接状态（CLOSED、LISTEN、SYN_SENT、ESTABLISHED 等）
游戏角色状态（待机、攻击、防御、死亡等）

三、状态模式的结构

Context（环境类）：持有当前状态对象，负责状态切换
State（抽象状态）：定义所有具体状态的公共接口
ConcreteState（具体状态）：实现具体状态对应的行为

四、UML 类图

+----------------+        +---------------------+
|    Context     |<>----->|     State           |
+----------------+        +---------------------+
| state: State   |        | + handle()          |
| + setState()   |        +---------------------+
| + request()    |                /_\
+----------------+                 ||+------------------+------------------+|                                     |+---------------------+             +---------------------+| ConcreteStateA      |             | ConcreteStateB      |+---------------------+             +---------------------+| + handle()          |             | + handle()          |+---------------------+             +---------------------+

五、Java 实现代码示例

1. 抽象状态接口

public interface State {void handle(Context context);
}

2. 具体状态类

public class StateA implements State {@Overridepublic void handle(Context context) {System.out.println("当前状态：A，切换到状态B");context.setState(new StateB());}
}public class StateB implements State {@Overridepublic void handle(Context context) {System.out.println("当前状态：B，切换到状态A");context.setState(new StateA());}
}

3. 环境类

public class Context {private State state;public Context(State state) {this.state = state;}public void setState(State state) {this.state = state;}public void request() {state.handle(this);}
}

4. 客户端调用

public class Main {public static void main(String[] args) {Context context = new Context(new StateA());context.request(); // 输出：当前状态：A，切换到状态Bcontext.request(); // 输出：当前状态：B，切换到状态Acontext.request(); // 输出：当前状态：A，切换到状态B}
}

六、实际应用案例：订单状态流转

以电商订单为例，订单有“待支付”、“已支付”、“已发货”、“已完成”四种状态，每种状态下允许的操作不同。

1. 状态接口

public interface OrderState {void next(OrderContext ctx);void prev(OrderContext ctx);String getStatus();
}

2. 具体状态类

public class PendingState implements OrderState {public void next(OrderContext ctx) {ctx.setState(new PaidState());}public void prev(OrderContext ctx) {System.out.println("已是初始状态，不能回退");}public String getStatus() {return "待支付";}
}public class PaidState implements OrderState {public void next(OrderContext ctx) {ctx.setState(new ShippedState());}public void prev(OrderContext ctx) {ctx.setState(new PendingState());}public String getStatus() {return "已支付";}
}public class ShippedState implements OrderState {public void next(OrderContext ctx) {ctx.setState(new CompletedState());}public void prev(OrderContext ctx) {ctx.setState(new PaidState());}public String getStatus() {return "已发货";}
}public class CompletedState implements OrderState {public void next(OrderContext ctx) {System.out.println("订单已完成，不能再前进");}public void prev(OrderContext ctx) {ctx.setState(new ShippedState());}public String getStatus() {return "已完成";}
}

3. 环境类

public class OrderContext {private OrderState state;public OrderContext() {state = new PendingState();}public void setState(OrderState state) {this.state = state;}public void next() {state.next(this);}public void prev() {state.prev(this);}public void printStatus() {System.out.println("当前订单状态：" + state.getStatus());}
}

4. 客户端调用

public class Main {public static void main(String[] args) {OrderContext order = new OrderContext();order.printStatus(); // 待支付order.next();order.printStatus(); // 已支付order.next();order.printStatus(); // 已发货order.next();order.printStatus(); // 已完成order.next();        // 订单已完成，不能再前进order.prev();order.printStatus(); // 已发货}
}