Java 设计模式系列（二十）状态模式

Java 设计模式系列（二十）状态模式

状态模式，又称状态对象模式（Pattern of Objects for States），状态模式是对象的行为模式。状态模式允许一个对象在其内部状态改变的时候改变其行为。这个对象看上去就像是改变了它的类一样。

一、状态模式的结构

用一句话来表述，状态模式把所研究的对象的行为包装在不同的状态对象里，每一个状态对象都属于一个抽象状态类的一个子类。状态模式的意图是让一个对象在其内部状态改变的时候，其行为也随之改变。状态模式的示意性类图如下所示：

• Context：环境，也称上下文，通常用来定义客户感兴趣的接口，同时维护一个来具体处理当前状态的实例对象。

• State：状态接口，用来封装与上下文的一个特定状态所对应的行为。

• ConcreteState：具体实现状态处理的类，每个类实现一个跟上下文相关的状态的具体处理。

源代码

(1) State 接口

/**
 * 封装与Context的一个特定状态相关的行为
 */
public interface State {
    /**
     * 状态对应的处理
     * @param sampleParameter 示例参数，说明可以传入参数，具体传入
     *             什么样的参数，传入几个参数，由具体应用来具体分析
     */
    public void handle(String sampleParameter);
}

(2) ConcreteState 实现类

/**
 * 实现一个与Context的一个特定状态相关的行为
 */
public class ConcreteStateA implements State {
    public void handle(String sampleParameter) {
        //实现具体的处理
    }
}

public class ConcreteStateB implements State {
    public void handle(String sampleParameter) {
        //实现具体的处理
    }
}

(3) Context 上下文

/**
 * 定义客户感兴趣的接口，通常会维护一个State类型的对象实例
 */
public class Context {
    /**
     * 持有一个State类型的对象实例
     */
    private State state;

    /**
     * 设置实现State的对象的实例
     * @param state 实现State的对象的实例
     */
    public void setState(State state) {
        this.state = state;
    }

    /**
     * 用户感兴趣的接口方法
     * @param sampleParameter 示意参数
     */
    public void request(String sampleParameter) {
        //在处理中，会转调state来处理
        state.handle(sampleParameter);
    }
}

二、使用场景

考虑一个 在线投票 的应用，要实现控制同一个用户只能投一票，如果一个用户反复投票，而且投票次数超过5次，则判定为恶意刷票，要取消该用户投票的资格，当然同时也要取消他所投的票。如果一个用户的投票次数超过8次，将进入黑名单，禁止再登录和使用系统。

（1）先来看状态接口的代码实现，示例代码如下：

/**
 * 封装一个投票状态相关的行为
 */
public interface VoteState {
    /**
     * 处理状态对应的行为
     * @param user 投票人
     * @param voteItem 投票项
     * @param voteManager 投票上下文，用来在实现状态对应的功能处理的时候，
     *                    可以回调上下文的数据
     */
    public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager);
}

（2）定义了状态接口，那就该来看看如何实现各个状态对应的处理了，现在的实现很简单，就是把原来的实现从投票管理类里面分离出来就可以了。示例代码如下：

/** 正常投票 */
public class NormalVoteState implements VoteState{
    public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
        //正常投票
        //记录到投票记录中
        voteManager.getMapVote().put(user, voteItem);
        System.out.println("恭喜你投票成功");
    }
}

/** 重复投票 */
public class RepeatVoteState implements VoteState{
    public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
        //重复投票
        //暂时不做处理
        System.out.println("请不要重复投票");
    }
}

/** 恶意刷票 */
public class SpiteVoteState implements VoteState{
    public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
        //恶意投票
        //取消用户的投票资格，并取消投票记录
        String s = voteManager.getMapVote().get(user);
        if(s != null){
            voteManager.getMapVote().remove(user);
        }
        System.out.println("你有恶意刷票行为，取消投票资格");
    }
}

/** 进入黑名单，将禁止登录和使用本系统 */
public class BlackVoteState implements VoteState{
    public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
        //黑名单
        //记入黑名单中，禁止登录系统了
        System.out.println("进入黑名单，将禁止登录和使用本系统");
    }
}

（3）定义好了状态接口和状态实现，看看现在的投票管理，相当于状态模式中的上下文，相对而言，它的改变如下：

/**
 * 投票管理
 */
public class VoteManager {
    /**
     * 持有状态处理对象
     */
    private VoteState state = null;

    /**
     * 记录用户投票的结果,Map<String,String>对应Map<用户名称,投票的选项>
     */
    private Map<String,String> mapVote = new HashMap<String,String>();

    /**
     * 记录用户投票次数,Map<String,Integer>对应Map<用户名称,投票的次数>
     */
    private Map<String,Integer> mapVoteCount = new HashMap<String,Integer>();

    /**
     * 获取记录用户投票结果的Map
     * @return 记录用户投票结果的Map
     */
    public Map<String, String> getMapVote() {
        return mapVote;
    }

    /**
     * 投票
     * @param user 投票人，为了简单，就是用户名称
     * @param voteItem 投票的选项
     */
    public void vote(String user, String voteItem){
        //1：先为该用户增加投票的次数
        //先从记录中取出已有的投票次数
        Integer oldVoteCount = mapVoteCount.get(user);
        if(oldVoteCount==null){
            oldVoteCount = 0;
        }
        oldVoteCount = oldVoteCount + 1;
        mapVoteCount.put(user, oldVoteCount);

        //2：判断该用户投票的类型，就相当于是判断对应的状态
        //到底是正常投票、重复投票、恶意投票还是上黑名单的状态
        if(oldVoteCount == 1){
            state = new NormalVoteState();
        }else if(oldVoteCount > 1 && oldVoteCount < 5){
            state = new RepeatVoteState();
        }else if(oldVoteCount >= 5 && oldVoteCount<8){
            state = new SpiteVoteState();
        }else if(oldVoteCount>=8){
            state = new BlackVoteState();
        }
        //然后转调状态对象来进行相应的操作
        state.vote(user, voteItem, this);
    }
}

（4）该写个客户端来测试一下了，经过这么修改过后，好用吗？试试看就知道了。客户端没有任何的改变，跟前面实现的一样，示例代码如下：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        VoteManager vm = new VoteManager();
        for(int i=0;i<8;i++){
            vm.vote("u1", "A");
        }
    }
}

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