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狀態模式(State)-老孫七十二變
俺老孫來也...我是如來佛祖玉皇大帝觀音菩薩指定取西經特派使者花果山水簾洞美猴王齊天大圣孫悟空啊!老孫的必殺技就是七十二變,沒錯比老外的變相怪杰還有牛逼許多.
關于老孫我以前的光輝史,長得帥的都知道,什么長生不老之術,上天下地...憋提了,憋提了那都是過去,到了21世紀,老孫已經不叫什么齊天大圣了,只是小公司里的一只程序猿,有事沒事敲敲代碼壓壓驚.
好了不扯,咱們進入主題...[斜眼笑]
其實也沒走題,講的還是齊天大圣,看看他的特殊技能七十二變,如果看成是一個項目里需求,我們如果要完成的話,那豈不是要做72次判斷和每次變身的處理.
分析72變
對于72變的學術研究就不太深入了,簡單描述變法大致分為水陸空這幾種方式.
- 水
- 水上:小船..
- 水下:魚兒..
- 陸
- 陸上:猴子..
- 陸下:蚯蚓..
- 空
- 空中:小鳥..
- 空外:飛機..
估計我寫的是假的悟空,還有變蚯蚓的,估摸大圣會吐槽我的.沒關系,這不是重點,關鍵的是當我們如果要寫下這段代碼邏輯的話會是怎樣?
我們先看看普通方式的寫法.
public class TestClient {
public static void main(String[] args) {
Scanner sc = new Scanner(System.in);
System.out.println("請告訴悟空想變的東西...");
String things = sc.next();
System.out.println("悟空準備變: " + things);
// 處理變身的方法
handleState(things);
}
private static void handleState(String things) {
// 水里的類型
if ("小船".equals(things) || "魚兒".equals(things)) {
// 水上
if ("小船".equals(things)) {
System.out.println("悟空變水面上的.." + things);
// 水下
} else if ("魚兒".equals(things)) {
System.out.println("悟空變水里的.." + things);
}
// 陸地的類型
} else if ("猴子".equals(things) || "蚯蚓".equals(things)) {
if ("猴子".equals(things)) {
System.out.println("悟空變陸地上的.." + things);
} else if ("蚯蚓".equals(things)) {
System.out.println("悟空變陸地下的.." + things);
}
// 天空的類型
} else if ("小鳥".equals(things) || "飛機".equals(things)) {
if ("小鳥".equals(things)) {
System.out.println("悟空變天空中的.." + things);
} else if ("飛機".equals(things)) {
System.out.println("悟空變天空外的.." + things);
}
// 水陸空之外的范圍變不了
} else {
System.out.println("變身失敗...無此狀態:" + things);
}
}
}
輸出結果:
請告訴悟空想變的東西...
魚兒
悟空準備變: 魚兒
悟空變水里的..魚兒
代碼的壞味道
有沒看到handleState(state)這個方法實在太長了,如果悟空后面又學習了新的變法,可以變水,變蘋果等之類的呢,那這個方法不是要逆天啦.在<重構>中提過,過長的方法會有壞味道.面向對象的設計就是希望做到代碼的責任分解,因此對于這種條件判斷if-else,switch過于冗雜的邏輯,可以使用狀態設計模式來解決.
來一點理論
理論說多了會困,少許理論也可怡情.
<大話設計模式>說到狀態模式主要解決的是當控制一個對象狀態轉換條件表達式過于復雜的情況.把狀態的判斷邏輯轉移到表示不同狀態的一系列類當中,可以把復雜的判斷邏輯簡化.
通過狀態模式來優化代碼
說了那么多那么,那到底使用狀態模式優化后效果如何呢,下面就是見證奇跡的時候..
- 每個狀態的接口
/**
* 悟空變身后的不同狀態的接口
*
* @author relicemxd
*
*/
public interface State {
/**
* 處理變身狀態
*/
void handleState();
}
- 接口的具體實現類.
陸地狀態的實現類,這里我定義了兩種類型.
/*
* 悟空變身的陸地狀態類
*/
public class LandState implements State {
public static final String MONKEY_STATE = "猴子";
public static final String EARTHWORM_STATE = "蚯蚓";
private String state;
/*
* 要陸地上的什么動物需要告訴悟空
*/
public LandState(String state) {
this.state = state;
}
/*
* 變身的方法,由悟空來調用.
* 悟空知道要變的類型才可以變身成功
*/
@Override
public void handleState() {
if (MONKEY_STATE.equals(state)) {
System.out.println("變 猴子....");
} else if (EARTHWORM_STATE.equals(state)) {
System.out.println("變 蚯蚓....");
}else{
//如果不符合條件則變身失敗.
System.out.println("變身失敗...");
}
}
}
海里狀態的實現類,這里我也定義了兩種類型.
/*
* 悟空變身的海里狀態類
*/
public class SeaState implements State {
public static final String SHIP_STATE = "小船";
public static final String FISH_STATE = "魚兒";
private String state;
public SeaState(String state) {
this.state = state;
}
@Override
public void handleState() {
if (FISH_STATE.equals(state)) {
System.out.println("變 魚兒....");
} else if (SHIP_STATE.equals(state)) {
System.out.println("變 小船兒....");
}else{
//如果不符合條件則變身失敗.
System.out.println("變身失敗...");
}
}
}
空中狀態的實現類,這里我也定義了兩種類型.
/**
* 悟空變身的天空狀態類
*
*/
public class SpaceState implements State {
public static final String BIRD_STATE = "鳥";
public static final String AIRPLANE_STATE = "飛機";
private String state;
public SpaceState(String state) {
this.state = state;
}
@Override
public void handleState() {
if (BIRD_STATE.equals(state)) {
System.out.println("變 小鳥....");
} else if (AIRPLANE_STATE.equals(state)) {
System.out.println("變 飛機....");
}else{
//如果不符合條件則變身失敗.
System.out.println("變身失敗...");
}
}
}
- 處理不同state的管理類,維護著
SeaState,LandState,SpaceState三個狀態的操作.
/*
* 這個Context類相當于 悟空
*
*/
public class Context {
private State state;
/**
* 悟空會根據你不同的狀態而做不同的處理,
* 而處理的東西都可以在實現類里完成,如在變小船狀態時做什么.
* 這樣就便于拓展了.
* @param state
*/
public void setState(State state) {
this.state = state;
System.out.println("悟空準備開始變身..");
//悟空可以調用該變身方法
state.handleState();
}
}
顯然上面的類多了很多,但是每個類里處理的行為也清晰了很多.有取也有舍.
如何使用呢?
對這個這些變身的行為進行歸類和封裝后,我們就可以在Client中很方便的去調用了.
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//Context 悟空類
Context context = new Context();
//陸地狀態切換
//告訴悟空你想讓他變成陸地上的蚯蚓.
LandState landState = new LandState(LandState.EARTHWORM_STATE);
//悟空得到需求準備變身..
context.setState(landState);
//水里狀態切換
SeaState seaState = new SeaState(SeaState.SHIP_STATE);
context.setState(seaState);
//空中狀態切換
//此時我想讓悟空變成空中的小船,因此會變身失敗.信息來源不對
SpaceState spaceState = new SpaceState(SeaState.SHIP_STATE);
context.setState(spaceState);
}
}
狀態模式的組成
上下文類（Context）: 在這里他就相當于悟空,可以在該類中定義一些悟空需要的行為.該類的主要任務是維護State接口的一些子類的實例,如LandState.抽象狀態類（State）: 所有狀態的共性接口,封裝了與Context相關的一些狀態行為,如handleState(state).具體狀態類（LandState）: State接口的具體實現,對不同狀態的行為處理子類.
看下UML類圖
應用場景
- 電梯運行狀態
- 維修,正常,自動關門,自動開門,消防..
- 紅綠燈狀態
- 紅燈,綠燈,黃燈
- 訂單狀態
- 下單
- 已付款
- 已發貨
- 送貨中
- 已收貨
- 售后
對于應用場景還有很多,只要你覺得一個實體有多個狀態需要處理的,就可以通過state模式來設計代碼.
總結
狀態模式的優點:
意圖清晰
將每一個狀態轉換和動作封裝到一個類中,就把著眼點從執行狀態提高到整個對象的狀態.代碼結構化
State模式提供了一個更好的方法來組織與特定狀態相關的代碼.便于維護
State模式將if else語句或switch case語句進行了封裝,這樣對于后續的增刪改查從顯示的處理數據進而轉變成隱式的處理State的子類,減低了復雜邏輯的維護成本.狀態模式的缺點:
增加系統類和對象的個數,這是大多數設計模式的缺點.
對于代碼不規范的同學,如果使用不當將導致程序結構和代碼的混亂,主要是State模式結構與實現都較為復雜.
