【设计模式】一文快速搞懂状态模式

引入

试着思考下这个功能如何实现：电灯有两种状态：开启（On）和关闭（Off）。

当电灯处于不同的状态下，按下开关会触发不同的行为：

电灯处于On状态时，按下开关，电灯会处于Off状态；
电灯处于Off状态时，按下开关，电灯会处于On状态。

方案一：if-else实现

具体逻辑实现代码

代码语言：Java复制

class Light {

    // 电灯状态
    private boolean isOn;

    public Light() {
     // 初始状态为关闭
        this.isOn = false; 
    }

   // 不同状态按下开关逻辑
    public void toggleSwitch() {
        if (isOn) {
        // 开启状态按下开关，状态变为关闭
            System.out.println("Light is turned OFF");
            isOn = false;
        } else {
        // 关闭状态按下开关，状态变为开启
            System.out.println("Light is turned ON");
            isOn = true;
        }
    }
}

存在问题

如果电灯添加新的状态，则需要修改toggleSwitch()的逻辑，这种方式的两个弊端：

如果状态很多，条件语句会越来越多，会导致方法复杂，使代码难以理解和维护；
每次添加状态都需要修改方法，可能会影响现有的状态切换逻辑，容易引入错误。

新增状态代码实现

假设我们为电灯添加一个新状态，成为调光（Dim）状态，该种状态下，电灯的亮度比较低，但仍然是开启状态。

代码语言：Java复制

class Light {
    private boolean isOn;
    // 新增调光Dim状态
    private boolean isDim;

    public Light() {
        this.isOn = false; // 初始状态为关
        this.isDim = false; // 初始不是调光状态
    }

    public void toggleSwitch() {

       // 增加状态后修改状态转换逻辑
        if (isOn) {
            if (isDim) {
                System.out.println("Light is turned OFF");
                isOn = false;
                isDim = false;
            } else {
                System.out.println("Light is turned Dim");
                isDim = true;
            }
        } else {
            System.out.println("Light is turned ON");
            isOn = true;
        }
    }
}

总结

可以看到，上述例子新增了一个状态，方法的复杂程度就上升了一个级别，如果新增的不是一个状态，而是五个，十个甚至百个呢，这种实现方案明显不是一个好的选择。因此，这种方案只适合状态比较少且切换逻辑不是很复杂的情形。

方案二：状态模式实现

代码实现

1. 定义一个状态接口（或抽象类)

代码语言：Java复制

// 状态接口
interface State {
    void toggleSwitch(Light light);
}

2. 为每个具体状态创建实现类

代码语言：Java复制

// 具体状态类：灯关闭状态
class OffState implements State {
    @Override
    public void toggleSwitch(Light light) {
        System.out.println("Light is turned ON");
        light.setState(new OnState());
    }
}

// 具体状态类：灯打开状态
class OnState implements State {
    @Override
    public void toggleSwitch(Light light) {
        System.out.println("Light is turned Dim");
        light.setState(new DimState());
    }
}

// 具体状态类：灯调光状态
class DimState implements State {
    @Override
    public void toggleSwitch(Light light) {
        System.out.println("Light is turned OFF");
        light.setState(new OffState());
    }
}

3.电灯将根据当前状态委托相关操作给状态对象

代码语言：Java复制

// 环境类，电灯
class Light {
    private State state;

    public Light() {
        // 初始状态为关
        this.state = new OffState();
    }

    public void setState(State state) {
        this.state = state;
    }

    public void toggleSwitch() {
        state.toggleSwitch(this);
    }
}