状态模式和备忘录模式

1 状态模式（State）

状态模式把对象的行为包装在不同的状态对象里，每一个状态对象都是一个抽象状态类的一个子类。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。和状态模式较相似的操作就是if…else if…else语句，同样都代表了不同条件下的对象行为，但是当条件较多时，或者状态改变较为复杂时，使用状态模式是更好的选择。

1.1 状态模式的结构

状态模式所涉及到的类包括三种

• Context；客户端中使用某一具体状态的实例。
• State；状态接口，定义每个状态所使用的方法。
• ConcreteState；具体状态类，每一个具体状态类都是状态接口的实例类，在客户端中被调用。

结构图如下:

1.2 实例

介绍一个状态模式的实例。使用的背景是航班项的状态，包括未分配、已分配、运行中、已结束、已取消这五种状态，每种状态之间可以互相转换，当航班项位于某一状态时，可以调用具体的方法输出当前状态信息。
首先创建State接口，由于共有五个状态，但由于未分配状态无法由其他状态转换得到，所以只需要在接口中定义四个方法。

public interface EntryState {

	/**
	 * 已分配资源
	 */
	public EntryState allocted();
	/**
	 * 启动状态
	 */
	public EntryState run();
	/**
	 * 取消状态
	 */
	public EntryState cancel();
	/**
	 * 结束状态
	 */
	public EntryState ended();
	/**
	 * 返回状态
	 */
	public String tostring();
}

接下来创建五个接口的实现类.

以分配（Alloct）状态为例。其中对于无法转换的状态做了异常处理。

public class Alloct implements EntryState{
	/*
	 * AF:
	 * instance:Alloct状态
	 */
	static EntryState instance=new Alloct();
	public static EntryState getState() {
		return instance;
	}

	@Override
	public String tostring() {
		return "alloct State";
	}

	@Override
	public EntryState allocted() {
		throw new IllegalArgumentException();
	}

	@Override
	public EntryState run() {
		return Run.instance;
	}
	@Override
	public EntryState cancel() {
		return Cancel.instance;
	}

	@Override
	public EntryState ended() {
		throw new IllegalArgumentException();
	}	
}

相应的Context类如下

public class Context{
	private EntryState currentstate;
	public CommonPlanningEntry(){
		this.currentstate=Waitting.getState();
	}
	public void setstate(EntryState state) {
		this.currentstate=state;
	}
	@Override
	public void setalloct() {
		setstate(currentstate.allocted());
	}
	@Override
	public void setrun() {
		setstate(currentstate.run());
	}
	@Override
	public void setcancel() {
		setstate(currentstate.cancel());
	}
	@Override
	public void setend() {
		setstate(currentstate.ended());
	}
	@Override
	public String getName() {
		return this.planName;
	}
	@Override
	public EntryState getState() {
		return this.currentstate;
	}
	/**
	 * 当前状态
	 * @return
	 */
	@Override
	public String getcurrentState() {
		return this.currentstate.tostring();
	}
	
}

以上的具体状态类使用了静态State变量代表一个状态，另一种方法是将Context类作为输入的参数，此时对Context类做出修改

public class Context{
	private EntryState currentstate;
	public CommonPlanningEntry(){
		this.currentstate=null;
	}
	public void setstate(EntryState state) {
		this.currentstate=state;
	}
	@Override
	public EntryState getState() {
		return this.currentstate;
	}

同时对State类进行修改，修改方法的输入参数和实现。

public class Alloct implements EntryState{
	/*
	 * AF:
	 * instance:Alloct状态
	 */

	@Override
	public String tostring() {
		return "alloct State";
	}

	@Override
	public void SetState(Context context) {
		context.setstate(this);
	}

}

但是这一种方法还需要创建一个Client类来调用Context类和相应的方法，同时还需要在Context类添加状态转换的异常处理（未给出具体代码），而第一种实现方法在具体类中就对错误状态转换做了处理，但第二种方法的具体类和Context的方法实现比前一种方法更简洁些；各有优劣之处。

2 备忘录模式（Memento）

备忘录模式在不破坏类封装性的前提下，会捕获一个对象的内部状态，并在对象之外保存该状态。可以在未来的某个时刻将该对象恢复到保存的某个状态，也就是“回滚”。

2.1 备忘录模式的结构

备忘录模式包括三个不同的角色

• Originator；需要备忘的类
• Caretaker；添加originator的备忘记录和恢复
• Memento；备忘录：记录originator对象的历史状态

结构图：

2.2 简单实例

Memento类

    class Memento{//非常简单的类，只记录一个历史状态
		private State state;
		public Memento(State state) {
			this.state=state;
		}
		public State getState() {
			return state;
		}
	}

Originator类

    class Originator{
		private State state;
		public void setState(State state) {//ADT原本的状态转换功能，可能更复杂（如State模式
			System.out.println("Originator :Setting state to "+state.toString());
			this.state=state;
		}
		
		public Memento save() {//保存历史状态，delegate到memento去实现
			System.out.println("");
			return new Memento(state);
		}
		public void restore(Memento m) {//利用传入的Menmento对象来恢复历史状态
			state=m.getState();
			System.out.println("Originator:State after restoring from Memento: "+state);
	
		}
	}

Caretaker类

class Caretaker{
	private List<Memento> mementos=new ArrayList<test.Memento>();
	//以列表的方式保留一系列开始状态
	public void addMementto(Memento m) {//添加一个新的历史状态
		mementos.add(m);
	}
		
	public Memento getMemento(int i) {输入索引
		if(mementos.size()<i)
			throw new RuntimeErrorException("Can't rollback");
		return mementos.get(mementos.size()-i);//取出需要回滚的状态,取出之后备忘录应维护
	}
}

客户端Client类

public  class Client{
	public static void main(String[] args) {
		Caretaker caretaker=new Caretaker();
		Originator originator=new Originator();
		State state1; 
		originator.setState(state1);
		caretaker.addMementto(originator.save());
		originator.restore(caretaker.getMemento(1));
	}
}

这只是一个备忘录模式的一个大致框架，其中保存的状态类State需要根据适应实际问题，因此在Originator类中的setState方法可能会更复杂。而且在Caretaker类中取出历史状态时，需要考虑更新备忘录，即是否需要将取出的状态在备忘录中删去，从而调整其他保存的历史状态在列表中的索引。

3 两个模式之间的关系

备忘录模式中可使用状态模式

参考资料：课程PPT整理