状态

允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。对象看起来似乎修改了它的类。

状态模式（State）经常用在带有状态的对象中。

什么是状态？我们以QQ聊天为例，一个用户的QQ有几种状态：

  • 离线状态（尚未登录）；
  • 正在登录状态；
  • 在线状态；
  • 忙状态（暂时离开）。

如何表示状态？我们定义一个enum就可以表示不同的状态。但不同的状态需要对应不同的行为，比如收到消息时：

  1. if (state == ONLINE) {
  2.     // 闪烁图标
  3. } else if (state == BUSY) {
  4.     reply("现在忙，稍后回复");
  5. } else if ...

状态模式的目的是为了把上述一大串if…else…的逻辑给分拆到不同的状态类中，使得将来增加状态比较容易。

例如，我们设计一个聊天机器人，它有两个状态：

  • 未连线；
  • 已连线。

对于未连线状态，我们收到消息也不回复：

  1. public class DisconnectedState implements State {
  2.     public String init() {
  3.         return "Bye!";
  4.     }
  6.     public String reply(String input) {
  7.         return "";
  8.     }
  9. }

对于已连线状态，我们回应收到的消息：

  1. public class ConnectedState implements State {
  2.     public String init() {
  3.         return "Hello, I'm Bob.";
  4.     }
  6.     public String reply(String input) {
  7.         if (input.endsWith("?")) {
  8.             return "Yes. " + input.substring(0, input.length() - 1) + "!";
  9.         }
  10.         if (input.endsWith(".")) {
  11.             return input.substring(0, input.length() - 1) + "!";
  12.         }
  13.         return input.substring(0, input.length() - 1) + "?";
  14.     }
  15. }

状态模式的关键设计思想在于状态切换，我们引入一个BotContext完成状态切换：

  1. public class BotContext {
  2.     private State state = new DisconnectedState();
  4.     public String chat(String input) {
  5.         if ("hello".equalsIgnoreCase(input)) {
  6.             // 收到hello切换到在线状态:
  7.             state = new ConnectedState();
  8.             return state.init();
  9.         } else if ("bye".equalsIgnoreCase(input)) {
  10.             /  收到bye切换到离线状态:
  11.             state = new DisconnectedState();
  12.             return state.init();
  13.         }
  14.         return state.reply(input);
  15.     }
  16. }

这样，一个价值千万的AI聊天机器人就诞生了：

  1. Scanner scanner = new Scanner(System.in);
  2. BotContext bot = new BotContext();
  3. for (;;) {
  4.     System.out.print("> ");
  5.     String input = scanner.nextLine();
  6.     String output = bot.chat(input);
  7.     System.out.println(output.isEmpty() ? "(no reply)" : "< " + output);
  8. }

试试效果：

  1. > hello
  2. < Hello, I'm Bob.
  3. > Nice to meet you.
  4. < Nice to meet you!
  5. > Today is cold?
  6. < Yes. Today is cold!
  7. > bye
  8. < Bye!

练习

从状态 - 图1下载练习：新增BusyState状态表示忙碌 （推荐使用IDE练习插件快速下载）

小结

状态模式的设计思想是把不同状态的逻辑分离到不同的状态类中，从而使得增加新状态更容易；

状态模式的实现关键在于状态转换。简单的状态转换可以直接由调用方指定，复杂的状态转换可以在内部根据条件触发完成。

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状态 - 图2状态 - 图3