State模式（狀態設計模式）

設計模式 · 發表 2018-10-30 22:42:00

摘要： State？？？ State模式中，我們用類來表示狀態。以類來表示狀態後，我們就能通過切換類來方便地改變物件的狀態。當需要增加新的狀態時，如何修改程式碼這個問題也會很明確。直接用狀態代替硬編碼依賴於狀態的處理，來執行具體的操作理清職責 ...

State？？？

State模式中，我們用類來表示狀態。以類來表示狀態後，我們就能通過切換類來方便地改變物件的狀態。當需要增加新的狀態時，如何修改程式碼這個問題也會很明確。

直接用狀態代替硬編碼

依賴於狀態的處理，來執行具體的操作

理清職責

實現功能：

·有一個金庫
·金庫與警報中心相連
·金庫裡有警鈴和正常通話用的電話·金庫裡有時鐘，監視著現在的時間
·白天的時間範圍是9：00~16：59，晚上的時間範圍是17：00~23：59和0：00~8：59
·金庫只能在白天使用
·白天使用金庫的話，會在警報中心留下記錄
·晚上使用金庫的話，會向警報中心傳送緊急事態通知
·任何時候都可以使用警鈴
·使用警鈴的話，會向警報中心傳送緊急事態通知
·任何時候都可以使用電話（但晚上只有留言電話）
·白天使用電話的話，會呼叫警報中心
·晚上用電話的話，會呼叫警報中心的留言電話

名字=======》》》》》說明

State ||表示金庫狀態的介面

DayState ||表示“白天”狀態的類。它實現了State介面

NightState ||表示“晚上”狀態的類。它實現了State介面

Context ||表示管理金庫狀態，並與警報中心聯絡的介面

SafeFrame ||實現了Context介面。在它內部持有按鈕和畫面顯示等UI資訊

Main || 測試程式行為的類

使用與不使用狀態模式對比

不使用

使用金庫時被呼叫的方法（）{
if（白天）{
向警報中心報告使用記錄
]elseif（晚上）{
向警報中心報告緊急事態
警鈴響起時被呼叫的方法（）{
向警報中心報告緊急事態
正常通話時被呼叫的方法（）{
if（白天）{
呼叫警報中心
}elseif（晚上）{
呼叫警報中心的留言電話
}

使用

表示百天的狀態的類{
使用金庫時被呼叫的方法（）{
向警報中心報告使用記錄
警鈴響起時被呼叫的方法（）{
向警報中心報告緊急事態
正常通話時被呼叫的方法（）{
呼叫警報中心
表示晚上的狀態的類{
使用金庫時被呼叫的方法（）{
向警報中心報告緊急事態
警鈴響起時被呼叫的方法（）{
向警報中心報告緊急事態
正常通話時被呼叫的方法（）{
呼叫警報中心的留言電話

- 相關設計模式
◆Singleton模式（第5章）Singleton 模式常常會出現在ConcreteState角色中。在示例程式中，我們就使用了Singleton模式。這是因為在表示狀態的類中並沒有定義任何例項欄位（即表示例項的狀態的欄位）。
◆Flyweight模式（第20章）在表示狀態的類中並沒有定義任何例項欄位。因此，有時我們可以使用Flyweight模式在多個Context 角色之間共享ConcreteState角色。

UML

時序圖：

Code

DayState \NightState State

public interface State {

//設定時間
void doclock(Context context, int hour);

// 使用金庫
void doUse(Context context);

// 按下警鈴
void doAlarm(Context context);

// 正常通話
void dophone(Context context);

}

public class NightState implements State {

private NightState() {
}

private static NightState singleton = new NightState();

public static State getInstance() {
return (State) singleton;
}

@Override
public void doclock(Context context, int hour) {
if (hour >= 9 && hour < 17) {
context.changeState(DayState.getInstance());
}
}

@Override
public void doUse(Context context) {
context.recordLog("使用金庫[晚上]");
}

@Override
public void doAlarm(Context context) {
context.callSecurityCenter("按下警鈴[晚上]");
}

@Override
public void dophone(Context context) {
context.recordLog("正常通話[晚上]");
}

@Override
public String toString() {
return "DayState{晚上}";
}

}

public class DayState implements State {

/**
* 這裡使用單例模式，因為每次改變一次狀態都會生成一次例項，非常浪費記憶體與時間
*/
private DayState() {
}

private static DayState singleton = new DayState();


public static State getInstance() {
return singleton;
}

@Override
public void doclock(Context context, int hour) {
if (hour < 9 || hour >= 17) {
context.changeState(NightState.getInstance());
}

}

@Override
public void doUse(Context context) {
context.recordLog("使用金庫[白天]");
}

@Override
public void doAlarm(Context context) {
context.callSecurityCenter("按下警鈴[白天]");
}

@Override
public void dophone(Context context) {
context.recordLog("正常通話[白天]");
}

@Override
public String toString() {
return "DayState{白天}";
}
}

Context 、SateFrame 、MainT

···

public class MainT {

public static void main(String[] args) {
SateFrame frame = new SateFrame("Safe Smaple");

// 24個小時制
while (true){
for (int i = 0; i < 24; i++) {
frame.setClock(i);
try {
Thread.sleep(1000);
}catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}

}
}
}

}

public interface Context {

//設定時間

void setClock(int hour);

// 改變狀態
void changeState(State state);

// 聯絡警報中心
void callSecurityCenter(String msg);

// 在警報中心留下記錄
void recordLog(String msg);

}

public class SateFrame extends Frame implements ActionListener,Context {

// 顯示時間
private TextField textClock=new TextField(60);
// 顯示警報中心的記錄
private TextArea textScreen=new TextArea(10,60);
private Button buttonUse=new Button("使用金庫");
private Button buttonALarm=new Button("按下警鈴");
private Button buttonPhone=new Button("正常通話");
private Button buttonExit=new Button("退出");


// 初始狀態為白天
private State state=DayState.getInstance();

public SateFrame(String title) throws HeadlessException {
super(title);
setBackground(Color.lightGray);
setLayout(new BorderLayout());

add(textClock,BorderLayout.NORTH);
textClock.setEditable(false);

add(textScreen,BorderLayout.CENTER);
textScreen.setEditable(false);

Panel panel = new Panel();
panel.add(buttonUse);
panel.add(buttonALarm);
panel.add(buttonPhone);
panel.add(buttonExit);

add(panel,BorderLayout.SOUTH);
pack();
show();
buttonUse.addActionListener(this);
buttonALarm.addActionListener(this);
buttonPhone.addActionListener(this);
buttonExit.addActionListener(this);
}

/**
 * 可以看出這裡的操作就簡化很多了:
 * 基本只有業務邏輯程式碼：
 * 判斷狀態相關的程式碼可以直接由相關的狀態程式碼實現，
 * 即為由類的狀態代替了if else程式碼
 */

@Override
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
if(e.getSource()==buttonUse){
state.doUse(this);
}else if(e.getSource()==buttonALarm){
state.doAlarm(this);
}else if(e.getSource()==buttonPhone){
state.dophone(this);
}else if(e.getSource()==buttonExit){
System.exit(0);
}else{
System.out.println("?");
}
}

@Override
public void setClock(int hour) {
String clockstring="現在時間是:";
if(hour<10){
clockstring+="0"+hour+":00";
}else{
clockstring+=hour+":00";
}
System.out.println(clockstring);
textClock.setText(clockstring);
state.doclock(this,hour);
}

@Override
public void changeState(State state) {
System.out.println("從"+this.state+"狀態變為了"+state+"狀態。");
this.state=state;
}

@Override
public void callSecurityCenter(String msg) {
textScreen.append("呼叫---"+msg+"\n");
}

@Override
public void recordLog(String msg) {
textScreen.append("記錄---"+msg+"\n");
}

}

···

State模式（狀態設計模式）

State？？？

理清職責

UML

Code

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