状态模式是一种行为型设计模式，用于通过将对象的行为封装到不同的状态类中，使得对象在不同的状态下具有不同的行为。状态模式允许对象在内部状态发生改变时改变其行为，而无需修改其代码。状态模式通常包含三个主要角色：上下文（Context）、抽象状态（Abstract State）和具体状态（Concrete State）。
状态模式通常在以下场景中使用：
一个对象的行为取决于其内部状态，并且需要在运行时根据内部状态改变其行为：
当一个对象的行为取决于其内部状态，并且需要在运行时根据内部状态改变其行为时，可以使用状态模式
一个对象具有多个状态，并且状态之间存在转换关系：
当一个对象具有多个状态，并且这些状态之间存在转换关系时，可以使用状态模式
避免使用过多的条件语句来控制对象的行为：
当需要避免使用过多的条件语句来控制对象的行为时，可以使用状态模式，将每个状态封装到一个类中，使得代码更加清晰和可维护
下面通过一个简单的例子来演示状态模式的实现。假设有一个电梯系统，电梯有开门、关门、上行、下行和停止等状态，我们可以使用状态模式来管理电梯的不同状态。
上下文 - 电梯 ElevatorContext
package com.cheney.demo;
class ElevatorContext {
private ElevatorState currentState;
public ElevatorContext() {
this.currentState = new StoppedState();
}
public void setState(ElevatorState state) {
this.currentState = state;
}
public void openDoor() {
currentState.openDoor(this);
}
public void closeDoor() {
currentState.closeDoor(this);
}
public void moveUp() {
currentState.moveUp(this);
}
public void moveDown() {
currentState.moveDown(this);
}
}
抽象状态 - 电梯状态 ElevatorState
package com.cheney.demo;
interface ElevatorState {
void openDoor(ElevatorContext context);
void closeDoor(ElevatorContext context);
void moveUp(ElevatorContext context);
void moveDown(ElevatorContext context);
}
具体状态 - 停止状态 StoppedState
package com.cheney.demo;
class StoppedState implements ElevatorState {
@Override
public void openDoor(ElevatorContext context) {
System.out.println("开门");
context.setState(new OpenedState());
}
@Override
public void closeDoor(ElevatorContext context) {
System.out.println("门已经关上了");
}
@Override
public void moveUp(ElevatorContext context) {
System.out.println("向上移动");
context.setState(new MovingUpState());
}
@Override
public void moveDown(ElevatorContext context) {
System.out.println("向下移动");
context.setState(new MovingDownState());
}
}
具体状态 - 开门状态 OpenedState
package com.cheney.demo;
class OpenedState implements ElevatorState {
@Override
public void openDoor(ElevatorContext context) {
System.out.println("门已经打开了");
}
@Override
public void closeDoor(ElevatorContext context) {
System.out.println("关上门");
context.setState(new StoppedState());
}
@Override
public void moveUp(ElevatorContext context) {
System.out.println("门打开时无法向上移动");
}
@Override
public void moveDown(ElevatorContext context) {
System.out.println("门打开时无法向下移动");
}
}
具体状态 - 上行状态 MovingUpState
package com.cheney.demo;
class MovingUpState implements ElevatorState {
@Override
public void openDoor(ElevatorContext context) {
System.out.println("向上移动时无法打开门");
}
@Override
public void closeDoor(ElevatorContext context) {
System.out.println("关上门");
context.setState(new StoppedState());
}
@Override
public void moveUp(ElevatorContext context) {
System.out.println("继续向上移动");
}
@Override
public void moveDown(ElevatorContext context) {
System.out.println("改变方向向下移动");
context.setState(new MovingDownState());
}
}
具体状态 - 下行状态 MovingDownState
package com.cheney.demo;
class MovingDownState implements ElevatorState {
@Override
public void openDoor(ElevatorContext context) {
System.out.println("向下移动时无法打开门");
}
@Override
public void closeDoor(ElevatorContext context) {
System.out.println("关上门");
context.setState(new StoppedState());
}
@Override
public void moveUp(ElevatorContext context) {
System.out.println("改变方向向上移动");
context.setState(new MovingUpState());
}
@Override
public void moveDown(ElevatorContext context) {
System.out.println("继续向下移动。");
}
}
客户端启动类 Main
package com.cheney.demo;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 使用状态模式管理电梯状态
ElevatorContext elevator = new ElevatorContext();
// 打开门
elevator.openDoor();
// 关上门
elevator.closeDoor();
// 向上移动
elevator.moveUp();
// 改变方向向下移动
elevator.moveDown();
// 向下移动时无法打开门
elevator.openDoor();
}
}
在上述例子中，ElevatorContext 是上下文类，维护了当前状态的引用，并提供了用于切换状态的方法。ElevatorState 是抽象状态接口，定义了与电梯状态相关的行为。StoppedState、OpenedState、MovingUpState 和 MovingDownState 是具体状态类，分别实现了抽象状态接口，负责处理不同状态下的行为。
在客户端中，我们使用状态模式管理电梯的状态。通过将电梯的不同状态封装到不同的状态类中，实现了电梯状态的切换，而无需修改 ElevatorContext 的代码。
状态模式是一种用于通过将对象的行为封装到不同的状态类中，使得对象在不同的状态下具有不同的行为的设计模式。通过使用状态模式，可以使代码更加清晰、可维护，并降低对象之间的耦合度。在实际开发中，状态模式常被用于处理对象的状态转换、状态机等场景。通过合理使用状态模式，可以提高系统的可扩展性和灵活性。