設計模式之State

State 的定義 : 不同的狀態 , 不同的行爲 ; 或者說 , 每個狀態有著相應的行爲。

何時使用 ?
State 模式在實際使用中比較多 , 適合 " 狀態的切換 " 。因爲我們經常會使用 If elseif else 進行狀態切換 , 如果針對狀態的這樣判斷切換反復出現 , 我們就要聯想到是否可以採取 State 模式了。

不只是根據狀態 , 也有根據屬性。如果某個物件的屬性不同 , 物件的行爲就不一樣 , 這點在資料庫系統中出現頻率比較高 , 我們經常會在一個資料表的尾部 , 加上 property 屬性含義的欄位 , 用以標識記錄中一些特殊性質的記錄 , 這種屬性的改變 ( 切換 ) 又是隨時可能發生的 , 就有可能要使用 State 。

是否使用 ?
在實際使用 , 類似開關一樣的狀態切換是很多的 , 但有時並不是那麽明顯 , 取決於你的經驗和對系統的理解深度。

這裏要闡述的是 " 開關切換狀態 " 和 " 一般的狀態判斷 " 是有一些區別的 , " 一般的狀態判斷 " 也是有 if..elseif 結構 , 例如 :

　　　　 if (which==1) state="hello";
　　　　 else if (which==2) state="hi";
　　　　 else if (which==3) state="bye";

這是一個 " 一般的狀態判斷 ",state 值的不同是根據 which 變數來決定的 ,which 和 state 沒有關係。如果改成 :

　　　　 if (state.euqals("bye")) state="hello";
　　　　 else if (state.euqals("hello")) state="hi";
　　　　 else if (state.euqals("hi")) state="bye";

這就是 " 開關切換狀態 ", 是將 state 的狀態從 "hello" 切換到 "hi", 再切換到 ""bye"; 在切換到 "hello", 好象一個旋轉開關 , 這種狀態改變就可以使用 State 模式了。

如果單純有上面一種將 "hello"-->"hi"-->"bye"-->"hello" 這一個方向切換 , 也不一定需要使用 State 模式 , 因爲 State 模式會建立很多子類別 , 複雜化 , 但是如果又發生另外一個行爲 : 將上面的切換方向反過來切換 , 或者需要任意切換 , 就需要 State 了。

請看下例 :

public class Context{

　　 private Color state=null;

　　 public void push(){

　　　　 // 如果當前 red 狀態 就切換到 blue
　　　　 if (state==Color.red) state=Color.blue;

　　　　 // 如果當前 blue 狀態 就切換到 green
　　　　 else if (state==Color.blue) state=Color.green;

　　　　 // 如果當前 black 狀態 就切換到 red
　　　　 else if (state==Color.black) state=Color.red;

　　　　 // 如果當前 green 狀態 就切換到 black
　　　　 else if (state==Color.green) state=Color.black;
　　　　
　　　　 Sample sample=new Sample(state);
　　　　 sample.operate();
　　 }

　　 public void pull(){

　　　　 // 與 push 狀態切換正好相反

　　　　 if (state==Color.green) state=Color.blue;
　　　　 else if (state==Color.black) state=Color.green;
　　　　 else if (state==Color.blue) state=Color.red;
　　　　 else if (state==Color.red) state=Color.black;

　　　　 Sample2 sample2=new Sample2(state);
　　　　 sample2.operate();
　　 }

}

在上例中 , 我們有兩個動作 push 推和 pull 拉 , 這兩個開關動作 , 改變了 Context 顔色 , 至此 , 我們就需要使用 State 模式優化它。

另外注意 : 但就上例 ,state 的變化 , 只是簡單的顔色賦值 , 這個具體行爲是很簡單的 ,State 適合巨大的具體行爲 , 因此在 , 就本例 , 實際使用中也不一定非要使用 State 模式 , 這會增加子類別的數目 , 簡單的變複雜。

例如 : 銀行帳戶 , 經常會在 Open 狀態和 Close 狀態間轉換。

例如 : 經典的 TcpConnection, Tcp 的狀態有創建 偵聽 關閉三個 , 並且反復轉換 , 其創建 偵聽 關閉的具體行爲不是簡單一兩句就能完成的 , 適合使用 State

例如 : 信箱 POP 帳號 , 會有四種狀態 , start HaveUsername Authorized quit, 每個狀態對應的行爲應該是比較大的 . 適合使用 State

例如 : 在工具箱挑選不同工具 , 可以看成在不同工具中切換 , 適合使用 State 。如 具體繪圖程式 , 用戶可以選擇不同工具繪製方框 直線 曲線 , 這種狀態切換可以使用 State 。

如何使用
State 需要兩種類型實體參與 :

1.state manager 狀態管理器 , 就是開關 , 如上面例子的 Context 實際就是一個 state manager, 在 state manager 中有對狀態的切換動作。
2. 用抽象類別或介面實現的父類別 ,, 不同狀態就是繼承這個父類別的不同子類別。

以上面的 Context 爲例。我們要修改它 , 建立兩個類型的實體。
第一步 : 首先建立一個父類別 :

public abstract class State{

　　 public abstract void handlepush(Context c);
　　 public abstract void handlepull(Context c);
　　 public abstract void getcolor();

}

父類別中的方法要對應 state manager 中的開關行爲 , 在 state manager 中 本例就是 Context 中 , 有兩個開關動作 push 推和 pull 拉。那麽在狀態父類別中就要有具體處理這兩個動作 :handlepush() handlepull(); 同時還需要一個獲取 push 或 pull 結果的方法 getcolor()

下面是具體子類別的實現 :

public class BlueState extends State{

　　 public void handlepush(Context c){
　　　　 // 根據 push 方法 " 如果是 blue 狀態的切換到 green" ;
　　　　 c.setState(new GreenState());

　　 }
　　 public void handlepull(Context c){

　　　　 // 根據 pull 方法 " 如果是 blue 狀態的切換到 red" ;
　　　　 c.setState(new RedState());

　　 }

　　 public abstract void getcolor(){ return (Color.blue)}

}

 

同樣 其他狀態的子類別實現如 blue 一樣。

第二步 : 要重新改寫 State manager 也就是本例的 Context:

public class Context{

　　 private Sate state=null; // 我們將原來的 Color state 改成了新建的 State state;

　　 //setState 是用來改變 state 的狀態 使用 setState 實現狀態的切換
　　 pulic void setState(State state){

　　　　 this.state=state;

　　 }

　　 public void push(){

　　　　 // 狀態的切換的細節部分 , 在本例中是顔色的變化 , 已經封裝在子類別的 handlepush 中實現 , 這裏無需關心
　　　　 state.handlepush(this);
　　　　
　　　　 // 因爲 sample 要使用 state 中的一個切換結果 , 使用 getColor()
　　　　 Sample sample=new Sample(state.getColor());
　　　　 sample.operate();

　　 }

 

　　 public void pull(){

　　　　 state.handlepull(this);
　　　　
　　　　 Sample2 sample2=new Sample2(state.getColor());
　　　　 sample2.operate();

　　 }

}

 

至此 , 我們也就實現了 State 的 refactorying 過程。

以上只是相當簡單的一個實例 , 在實際應用中 ,handlepush 或 handelpull 的處理是複雜的。