设计模式之状态模式

状态模式：让对象状态决定行为

最新推荐文章于 2025-09-07 16:33:10 发布

原创最新推荐文章于 2025-09-07 16:33:10 发布 · 249 阅读

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#状态模式 #设计模式

状态模式介绍

状态模式中的行为是由状态来决定的，不同的状态有不同的行为。状态模式和策略模式的结构几乎完全一样，但它们的目的、本质却完全不一样。

状态模式的行为是平行的、不可替换的，策略模式的行为是彼此独立、可相互替换的。

状态模式把对象的行为包装在不同的状态对象里，每一个状态对象都有一个共同的抽象状态基类。状态模式的意图是让一个对象在其内部状态改变的时候，其行为也随之改变。

状态模式的定义

当一个对象的内在状态改变时允许改变其行为，这个对象看起来像是改变了其类。

状态模式的使用场景

一个对象的行为取决于他的状态，并且它必须在运行时根据状态改变它的行为
代码中包含大量与对象状态有关的条件语句，例如，一个操作含有庞大的多分支语句(if-else 或 switch-case)，且这些分支依赖于该对象的状态。

状态模式的UML类图

角色介绍

Context : 环境类，定义客户感兴趣的接口，维护一个State子类的实例，这个实例定义了对象的当前状态。
State : 抽象状态类或状态接口，定义一个或者一组接口，表示改状态下的行为。
ConcreteStateA、ConcreateStateB : 具体状态类，每一个具体的状态类实现抽象State中定义的接口，从而达到不同状态下的不同行为。

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状态模式的简单示例

以电视遥控器为例来演示一下状态模式的实现。我们首先将电视的状态简单分为开机状态和关机状态，在开机状态下可以通过遥控器进行频道切换、调整音量等，但是此时重复按开机键是无效的。在关机状态下，频道切换、调整音量、关机都是无效的操作，只有按开机键才生效。也就是电视的内部状态决定了遥控器的行为。

第一版实现:


/**
 * 电视遥控器，含有开机、关机、切换频道、调整音量这几个功能
 */
class TvController {

     companion object {
         const val POWER_ON = 1
         const val POWER_OFF = 2
     }

    var mState: Int = POWER_OFF

    fun powerOn(){
        mState = POWER_ON
        if (mState == POWER_OFF){
            println("开机了")
        }
    }

    fun powerOff(){
        mState = POWER_OFF
        if (mState == POWER_ON){
            println("关机了")
        }
    }

    fun nextChannel(){
        if (mState == POWER_ON){
            println("下一频道")
        }else {
            println("两个红灯提示没有开机")
        }
    }

    fun prevChannel(){
        if (mState == POWER_ON){
            println("上一频道")
        }else {
            println("两个红灯提示没有开机")
        }
    }

    fun turnUp(){
        if (mState == POWER_ON){
            println("调高音量")
        }else {
            println("两个红灯提示没有开机")
        }
    }

    fun turnDown(){
        if (mState == POWER_ON){
            println("调低音量")
        }else {
            println("两个红灯提示没有开机")
        }
    }
}

可以看到，在TvController类中，通过mState字段存储了电视的状态，并且在各个操作中根据状态来判断是否应该执行。这导致了每个功能都需要使用if-else，代码重复，相对混乱。

状态模式就是为解决这类的问题而出现的，我们将这些状态用对象来代替，将这些行为封装到对象中，使得在不同的状态下有不同的实现。

状态模式的实现：

/**
 * 电视状态接口，定义了电视操作的函数
 */
interface ITvState {
    fun prevChannel()
    fun nextChannel()
    fun turnUp()
    fun turnDown()
}

/**
 * 关机状态，此时只有开机功能是有效的
 */
class PowerOffState : ITvState{
    override fun prevChannel() {
        println("两个红灯提示没有开机")
    }

    override fun nextChannel() {
        println("两个红灯提示没有开机")
    }

    override fun turnUp() {
        println("两个红灯提示没有开机")
    }

    override fun turnDown() {
        println("两个红灯提示没有开机")
    }
}

/**
 * 开机状态，此时再触发开机功能不做任何操作
 */
class PowerOnState : ITvState{
    override fun prevChannel() {
        println("上一频道")
    }

    override fun nextChannel() {
        println("下一频道")
    }

    override fun turnUp() {
        println("调高音量")
    }

    override fun turnDown() {
        println("调低音量")
    }
}

/**
 * 电源操作接口
 */
interface PowerController {
    fun powerOn()

    fun powerOff()
}

**
 * 电视遥控器，类似于状态模式中的Context
 */
class TvController : PowerController {

    var mState: ITvState? = null

    fun setTvState(state: ITvState) {
        mState = state
    }

    override fun powerOn() {
        setTvState(PowerOnState())
        println("开机了")
    }

    override fun powerOff() {
        setTvState(PowerOffState())
        println("关机了")
    }

    fun prevChannel() {
        mState?.prevChannel()
    }

    fun nextChannel() {
        mState?.nextChannel()
    }

    fun turnUp() {
        mState?.turnUp()
    }

    fun turnDown() {
        mState?.turnDown()
    }
}

使用：

val tvController = TvController()
tvController.powerOn()
tvController.nextChannel()
tvController.turnUp()
tvController.powerOff()
// 关机之后，调低音量不再生效
tvController.turnDown()

状态模式将行为操作封装到状态类中，在进行操作时将这些功能转发给状态对象，不同的状态有不同的实现。