AI Chat 设计模式：11. 状态模式

本文是该系列的第十一篇，采用问答式的方式展开，问题由我提出，答案由 Chat AI 作出，灰色背景的文字则主要是我的一些思考和补充。

Q.1 你知道状态模式吗

A.1

是的，我知道状态模式。状态模式是一种行为设计模式，它允许对象在不同的内部状态下改变其行为。在状态模式中，对象的行为取决于其状态，并且可以在运行时更改对象的状态。

状态模式包括三个主要角色：上下文（Context）、状态接口（State）和具体状态（Concrete State）。上下文是包含状态的对象，并将请求委派给当前状态处理。状态接口定义了所有具体状态必须实现的方法。具体状态是实现状态接口的具体类，每个具体状态负责处理特定的请求。

使用状态模式可以实现将复杂的条件语句转换为清晰的状态类，提高代码的可维护性和可扩展性。状态模式常用于需要根据对象内部状态改变行为的情况，例如状态机、游戏状态管理等。

Q.2 它与有限状态机有什么联系吗？

A.2

状态模式和有限状态机（FSM，Finite State Machine）之间存在一定联系，但它们是不同的概念。

有限状态机是一种数学模型，用于描述对象、系统或者程序的状态以及状态之间的转换。它由一组状态、事件和转移条件组成，当满足特定的条件时，会发生状态之间的转移。有限状态机可以是确定的（确定性有限状态机）或者非确定的（非确定性有限状态机），并可以用于解决不同的问题，如自动控制、编译器设计等。

而状态模式是一种软件设计模式，它用于将对象的行为与其内部状态相关联。对象在不同的状态下可以具有不同的行为，而状态模式允许对象在运行时根据状态的变化而改变其行为。与有限状态机不同，状态模式更关注对象的内部状态和行为之间的关系。

尽管状态模式和有限状态机都涉及到状态和状态之间的转换，但它们的关注点和应用领域有所不同。状态模式更加注重对象的内部行为和状态之间的关系，而有限状态机更关注的是问题的建模和状态转换过程。

一般认为状态模式是状态机的一种实现方式。

状态机由状态、事件、动作三部分组成。事件是触发状态转移的条件或原因，动作是进入该状态后产生的行为。当事件发生时，会根据当前状态作出动作，然后进入下一状态。
我们简单举一个倒霉大学生的例子，以毕业了为初始状态，“找到工作了”这一事件发生后，他会进入“兴奋”状态，此时他可能会产生“吃顿好的”这个动作（图里并未画出）；有一天发生了“被老板骂”这一事件，他进入了“低落状态”，在该状态下会作出什么动作呢？忍了，或者硬刚，或者啥也不做（状态转换后，不一定有动作发生）；过了一阵子，他被炒了，“失业”这一事件导致他进入了“沮丧”状态；再后来，“老婆跑了”，这一事件直接让他进入了“绝望”状态；然后又发生了一些事，这个大学生进入了“无”的状态。
如果想更多了解状态机，就需要去专门学习一下相关文章了，这里只是简单介绍。

Q.3 知道了，我是第一次学习状态模式，你能由浅入深给我讲解一下吗

A.3

当然可以！我可以帮你由浅入深地理解状态模式。

状态模式的核心思想是将对象的行为和状态分离，通过定义不同的状态类来管理对象的状态并实现相应的行为。这使得对象的行为可以根据状态的变化而灵活改变，同时也减少了大量的条件语句，提高了代码的可读性和可维护性。

让我们以一个简单的示例来说明状态模式的使用。

假设我们要设计一个电梯系统，其中电梯可以处于三种状态：关闭状态、开启状态和运行状态。不同状态下，电梯的行为是不同的。

首先，我们创建一个状态接口（State），该接口定义了所有具体状态类必须实现的方法，比如open、close和run等方法。

public interface State {
   
    void open();
    void close();
    void run();
}

open()、close()、run() 这三个方法，定义了电梯的三个行为，同时也是我们前面提到的状态转移条件（事件）。

然后，我们创建具体的状态类，分别是OpenState、CloseState和RunState，它们实现了状态接口，负责实现对应状态下的行为。

public class OpenState implements State {
   
    @Override
    public void open() {
   
        System.out.println("电梯已经是开启状态，无需再次开门");
    }

    @Override
    public void close() {
   
        System.out.println("电梯关闭门");
        // 切换到关闭状态
        context.setState(new CloseState());
    }

    @Override
    public void run() {
   
        System.out.println("电梯正在运行，无法切换到运行状态");
    }
}

public class CloseState implements State {
   
    @Override
    public void open() {
   
        System.out.println("电梯开门");
        // 切换到开启状态
        context.setState(new OpenState());
    }

    @Override
    public void close() {
   
        System.out.println("电梯已经是关闭状态，无需再次关闭");
    }

    @Override
    public void run() {
   
        System.out.println("电梯开始运行");
        // 切换到运行状态
        context.setState(new RunState());
    }
}

public class RunState implements State {
   
    @Override
    public void open() {
   
        System.