十九、State 模式 —— 用类表示状态

Author：Gorit
Date：2021年11月25日
Refer：《图解设计模式》

19.1 State 模式

在 State 模式，我们将会用 “类”来表示状态。

现实世界中，我们会考虑各种东西的“状态”，但是不会讲“状态”当做东西看待

本章我们将会用 类 来表示状态，通过切换类来方便的改变对象的状态。当腰新增代码状态时，如何修改代码这个问题会变得明确。

State 模式中：

1. 使用方法判断状态
2. 用类来表示状态

19.2 示例程序

State

package State;
/**
 * @Author Gorit
 * @Date 2021/11/26
 * 设置时间
 * 使用金库
 * 按下警铃
 * 正常通话
 **/
public interface State {
    public abstract void doClock(Context context, int hour);    // 设置时间
    public abstract void doUse(Context context);    // 使用金库
    public abstract void doAlram(Context context);  // 按下警铃
    public abstract void doPhone(Context context);  // 正常通话
}

DayState

package State;
/**
 * @Author Gorit
 * @Date 2021/11/26
 **/
public class DayState implements State{
    private static DayState singleton = new DayState();
    private DayState() {}
    // 单例模式获取唯一实例
    public static State getInstance() {
        return singleton;
    }
    public void doClock(Context context, int hour) {
        if (hour < 9 || hour >= 17) {
            context.changeState(NightState.getInstance());
        }
    }
    public void doUse(Context context) {
        context.recordLog("使用金库（白天)");
    }
    public void doAlram(Context context) {
        context.callSecurityCenter("按下警铃（白天）");
    }
    public void doPhone(Context context) {
        context.callSecurityCenter("正常通话（白天）");
    }
    public String toString() {
        return "[白天]";
    }
}

NightState

package State;
/**
 * @Author Gorit
 * @Date 2021/11/26
 **/
public class NightState implements State {
    private static NightState singleton = new NightState();
    private NightState() {}
    // 单例模式获取唯一实例
    public static State getInstance() {
        return singleton;
    }
    public void doClock(Context context, int hour) {
        if (hour <= 9 && hour < 17) {
            context.changeState(DayState.getInstance());
        }
    }
    public void doUse(Context context) {
        context.callSecurityCenter("紧急！晚上使用金库！");
    }
    public void doAlram(Context context) {
        context.callSecurityCenter("按下警铃（晚上）");
    }
    public void doPhone(Context context) {
        context.recordLog("晚上通话录音");
    }
    public String toString() {
        return "[夜晚]";
    }
}

Context

package State;
/**
 * @Author Gorit
 * @Date 2021/11/26
 **/
public interface Context {
    public abstract void setClock(int hour);    // 设置时间
    public abstract void changeState(State state);  // 改变状态
    public abstract void callSecurityCenter(String msg); // 联系警报中心
    public abstract void recordLog(String msg);
}

SafeFrame

package State;
import java.awt.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
/**
 * @Author Gorit
 * @Date 2021/11/26
 * 设置背景色
 * 设置布局管理器
 * 设置控件
 * 设置监听器（Listener）
 **/
public class SafeFrame extends Frame implements ActionListener, Context {
    private TextField textClock = new TextField(60);    // 显示当前时间
    private TextArea textScreen = new TextArea(10, 60);     // 显示警报中心记录
    private Button buttonUse = new Button("使用金库");
    private Button buttonAlert = new Button("按下警铃");
    private Button buttonPhone = new Button("正常通话");
    private Button buttonExit = new Button("结束");
    private State state = DayState.getInstance();   // 当前状态
    public SafeFrame(String title) throws HeadlessException {
        super(title);
        setBackground(Color.lightGray);
        setLayout(new BorderLayout());
        // 配置 textClock
        add(textClock, BorderLayout.NORTH);
        textClock.setEditable(false);
        // 配置 text Screen
        add(textScreen, BorderLayout.CENTER);
        // 为界面添加按钮
        Panel panel = new Panel();
        panel.add(buttonUse);
        panel.add(buttonAlert);
        panel.add(buttonPhone);
        panel.add(buttonExit);
        // 配置界面
        add(panel, BorderLayout.SOUTH);
        // 显示
        pack();
        setVisible(true);
        // 设置监听器
        buttonUse.addActionListener(this);
        buttonAlert.addActionListener(this);
        buttonPhone.addActionListener(this);
        buttonExit.addActionListener(this);
    }
    public void setClock(int hour) {
        String clockString = "现在时间是:";
        if (hour < 10) {
            clockString += "0" + hour + ":00";
        } else {
            clockString += hour + ":00";
        }
        System.out.println(clockString);
        textClock.setText(clockString);
        state.doClock(this, hour);
    }
    // 联系警报中心
    public void callSecurityCenter(String msg) {
        textScreen.append("call!!!" + msg + "\n");
    }
    // 警告中心留下记录
    public void recordLog(String msg) {
        textScreen.append("record...." + msg + "\n");
    }
    // 改变状态
    public void changeState(State state) {
        System.out.println("从" + this.state + "状态变为" + state + "状态");
        this.state = state;
    }
    public void actionPerformed(ActionEvent e) {
        System.out.println(e.toString());
        if (e.getSource() == buttonUse) {
            state.doUse(this);  // 金库使用按钮
        } else if (e.getSource() == buttonAlert) {
            state.doAlram(this);    // 按下报警按钮
        } else if (e.getSource() == buttonPhone) {
            state.doPhone(this);    // 按下打电话
        } else if (e.getSource() == buttonExit) {
            System.exit(0);     // 退出
        } else {
            System.out.println("?");
        }
    }
}

Main

package State;
/**
 * @Author Gorit
 * @Date 2021/11/26
 **/
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        SafeFrame frame = new SafeFrame("State Simple");
        while (true) {
            for (int hour = 0; hour < 24; hour++) {
                frame.setClock(hour);
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

运行截图

19.3 State 中登场的角色

一、State 状态

State 角色表示状态，定义了根据不同状态进行不同处理的接口（API）。

该接口是那些 处理内容依赖于状态的方法的集合

二、ConcreateState（具体状态）

ConcreateState 角色表示具体的状态，实现了 State 的接口。示例程序中由 DayState 和 NightState 类扮演此角色

三、Context（状况，前后关系，上下文）

Context 角色持有表示当前状态的 ConcreateState 角色。此外，它还定义了外部调用者使用 State 模式的接口（API）。

示例程序由 Context 和 SafeFrame 表示当前角色状态

本案例中：

1. Context 接口定义了供外部调用者使用 State 模式的接口
2. SafeFrame 类则持有表示当前状态的 ConcreateState 角色。

   19.4 相关设计模式

   一、Singleton 模式

   Singleton 模式常常出现在 ConcreateState 角色中。生成唯一实例来表示当前状态

二、Flyweight 模式

在表示状态的类中没有定义任何实例字段。

因此，有时我们可以用 Flyweight 模式在多个 Context 角色之间共享 ConcreateState 角色。