状态模式

状态模式与策略模式是双胞胎，在出生时才分开。

提出问题

当遇到一个类的行为与他的状态相关联时，如TCP的连接案例，Established、Listening、Closed的状态会使得他对请求产生不同的响应。

若要对有状态的对象进行编程，则需要将所有可能发生的情况全部考虑，然后使用if-else进行判断，当有很多的状态时则程序会非常复杂。在增加新的状态时，需要增加新的if-else语句，不利于扩展。

问题案例

应用

适用性

一个对象的行为取决于它的状态，并且它必须在运行时刻根据状态改变它的行为
一个操作中含有庞大的多分支的if-else语句，且这些分支依赖于对象的状态。这个状态通常用一个或多个枚举常量表示。通常有多个操作包含这一相同的条件结构。
- State将每一个条件分支放入一个独立的类，使你可以根据对象自身的情况将对象的状态作为一个对象，这一对象可不依赖于其他对象而独立变化

案例1

考虑一个表示网络连接的类TCPConnection，一个TCPConnection对象的状态处于若干不同状态之一：Established、Listening、Closed。当一个TCPConnection对象收到其他对象的请求时，它根据自身的当前状态作出不同的反应。如一个Open请求的结果依赖于该连接是处于连接已关闭还是连接已建立状态。

State模式描述了TCPConnection如何在每一种状态下表现出不同的行为。即引入一个TCPState的抽象类表示网络的连接状态。TCPState类为各表示不同的操作状态的子类声明了一个公共接口，由子类实现与特定状态相关的行为。

基础概述

是什么

状态模式：通过改变对象内部的状态来帮助对象控制自己的行为。对象看起来好像修改了它的类。

协作

结构

UML类图

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参与者

Context：环境，定义客户感兴趣的接口
State：状态，定义一个接口以封装与COntext的一个特定状态相关的行为
ConcreteState：具体的状态子类，每个子类实现一个与Context的一个状态相关的行为

协作

类关系
- Context持有一个State的引用，在运行时引用一个State的子类，Context将与状态相关的方法交给State执行
- State接口定义了状态所带有的方法
- CincreteState实现了State接口，负责具体的状态操作
逻辑关系
- Context将与状态相关的请求委托给当前的ConcreteState对象处理
- Context可将自身作为一个参数传递给处理该请求的状态对象，使得状态对象在必要时可以访问Context
- Context是客户使用的主要接口，客户可用状态对象来配置一个Context，一旦一个Context配置完毕，客户不需要直接与状态对象打交道
- Context或ConcreteState都可以决定哪个状态是另外哪一个的后继者，以及是在和种条件下进行状态转换

权衡

谁定义状态转换
- State模式不指定哪一个参与者定义状态转换规则，若该准则是固定的，则完全可以在Context实现。
- 若让State自身指定后继状态如何进行转换，通常会更灵活更合适，这需要Context增加一个接口，让State显式设定Context当前的状态。可以很容易地定义新的State子类来修改和扩展该逻辑，但是会让一个State至少拥有一个其他子类的信息，使得各子类间产生了实现依赖
创建和销毁State对象。即究竟是(1)仅当需要State时才创建它们并随后销毁它们，(2)还是提取创建他们并且始终不销毁他们
- 当要进入的状态在运行时不可知，并且上下文不经常改变状态时，选择第一种，即避免创建不会被用到的对象，如果在State对象存储大量信息时很重要
- 当状态改变频繁时，选择第二种

分类

结构

TCPConnection维护一个表示TCP连接当前状态的状态对象（TCPState），

效果（优缺）

State模式将与特定状态相关的行为局部化，并且将不同状态的行为分割开来。
- 将所有与一个特定状态相关的行为都放入一个对象中，因为所有与状态相关的代码都存在于某个State子类中，所以通过定义新的子类可以任意增加新的状态转换
- 该模式将不同状态的行为分布到了多个State子类，增加了子类的数目，相对于单个类的实现来说不够紧凑。但如果不这样则会使用巨大的条件语句。
使得状态转换显式化
- 当一个对象仅仅以内部数据值（使用if或switch判断）定义当前状态，则状态表现为对一些变量的赋值，并不明确，为不同的状态引入独立的对象使得转会更加明确
- State对象保证Context不会发生内部状态不一致的情况，从Context角度看，状态转换是原子的，只需重新绑定一个变量即可
State状态可被共享
- 如果State对象没有实例变量，即它们表示的状态完全以它们的类型来编码，那么各Context对象可以共享一个State对象。当状态以这种方式被共享，它们必然是没有内部状态，只有行为的轻量级对象

实现

实现步骤

首先定义一个state接口，在这个接口当中，每个动作都有一个对应的方法
为机器的每个状态实现状态类，这些类将负责在对应的状态下进行机器的行为
将动作委托到状态类

案例1

角色类

public class Context {
    //持有一个State类型的对象实例
    private State state;
	//可以有多个状态

    public void setState(State state) {
        this.state = state;
    }
    /**
     * 用户感兴趣的接口方法
     */
    public void request(String sampleParameter) {
        //转调state来处理
        state.handle(sampleParameter);
    }
}

状态接口

public interface State {
    /**
     * 状态对应的处理
     */
    public void handle(String sampleParameter);
}

具体状态

public class ConcreteStateA implements State {

    @Override
    public void handle(String sampleParameter) {
        System.out.println("ConcreteStateA handle ：" + sampleParameter);
    }

}

客户端

public class Client {

    public static void main(String[] args){
        //创建状态
        State state = new ConcreteStateB();
        //创建环境
        Context context = new Context();
        //将状态设置到环境中
        context.setState(state);
        //请求
        context.request("test");
        //更改状态，则对象的行为改变
    }
}

设计模式：状态模式