點贊再看，養(yǎng)成習(xí)慣，公眾號搜一搜【一角錢技術(shù)】關(guān)注更多原創(chuàng)技術(shù)文章。本文 GitHub org_hejianhui/JavaStudy 已收錄，有我的系列文章。
前言
- 23種設(shè)計模式速記
- 單例（singleton）模式
- 工廠方法（factory method）模式
- 抽象工廠（abstract factory）模式
- 建造者/構(gòu)建器（builder）模式
- 原型（prototype）模式
- 享元（flyweight）模式
- 外觀（facade）模式
- 適配器（adapter）模式
- 裝飾（decorator）模式
- 觀察者（observer）模式
- 策略（strategy）模式
- 橋接（bridge）模式
- 模版方法（template method）模式
- 責(zé)任鏈（chain of responsibility）模式
- 組合（composite）模式
- 代理（proxy）模式
- 備忘錄（memento）模式
- 命令（command）模式
- 持續(xù)更新中......
23種設(shè)計模式快速記憶的請看上面第一篇，本篇和大家一起來學(xué)習(xí)狀態(tài)模式相關(guān)內(nèi)容。
模式定義
對有狀態(tài)的對象，把復(fù)雜的“判斷邏輯”提取到不同的狀態(tài)對象中，允許狀態(tài)對象在其內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生改變時改變其行為。
狀態(tài)模式把受環(huán)境改變的對象行為包裝在不同的狀態(tài)對象里，其意圖是讓一個對象在其內(nèi)部狀態(tài)改變的時候，其行為也隨之改變?，F(xiàn)在我們來分析其基本結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)方法。
模版實現(xiàn)如下：
package com.niuh.designpattern.state.v1;
/**
* <p>
* 狀態(tài)模式
* </p>
*/
public class StatePattern {
public static void main(String[] args) {
//創(chuàng)建環(huán)境
Context context = new Context();
//處理請求
context.Handle();
context.Handle();
context.Handle();
context.Handle();
}
}
//抽象狀態(tài)類
abstract class State {
public abstract void Handle(Context context);
}
//具體狀態(tài)A類
class ConcreteStateA extends State {
public void Handle(Context context) {
System.out.println("當(dāng)前狀態(tài)是 A.");
context.setState(new ConcreteStateB());
}
}
//具體狀態(tài)B類
class ConcreteStateB extends State {
public void Handle(Context context) {
System.out.println("當(dāng)前狀態(tài)是 B.");
context.setState(new ConcreteStateA());
}
}
//環(huán)境類
class Context {
private State state;
//定義環(huán)境類的初始狀態(tài)
public Context() {
this.state = new ConcreteStateA();
}
//設(shè)置新狀態(tài)
public void setState(State state) {
this.state = state;
}
//讀取狀態(tài)
public State getState() {
return (state);
}
//對請求做處理
public void Handle() {
state.Handle(this);
}
}
輸出結(jié)果如下：
當(dāng)前狀態(tài)是 A.
當(dāng)前狀態(tài)是 B.
當(dāng)前狀態(tài)是 A.
當(dāng)前狀態(tài)是 B.
解決的問題
對象的行為依賴于它的狀態(tài)（屬性），并且可以根據(jù)它的狀態(tài)改變而改變它的相關(guān)行為。
模式組成
| 組成（角色） | 作用 |
|---|---|
| 環(huán)境（Context）角色 | 也稱為上下文，它定義了客戶感興趣的接口，維護一個當(dāng)前狀態(tài)，并將與狀態(tài)相關(guān)的操作委托給當(dāng)前狀態(tài)對象來處理。 |
| 抽象狀態(tài)（State）角色 | 定義一個接口，用以封裝環(huán)境對象中的特定狀態(tài)所對應(yīng)的行為。 |
| 具體狀態(tài)（Concrete State）角色 | 實現(xiàn)抽象狀態(tài)所對應(yīng)的行為。 |
實例說明
實例概況
用“狀態(tài)模式”設(shè)計一個多線程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換程序。
分析：多線程存在 5 種狀態(tài)，分別為新建狀態(tài)、就緒狀態(tài)、運行狀態(tài)、阻塞狀態(tài)和死亡狀態(tài)，各個狀態(tài)當(dāng)遇到相關(guān)方法調(diào)用或事件觸發(fā)時會轉(zhuǎn)換到其他狀態(tài)，其狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)律如下所示：
現(xiàn)在先定義一個抽象狀態(tài)類（TheadState），然后為上圖的每個狀態(tài)設(shè)計一個具體狀態(tài)類，它們是新建狀態(tài)（New）、就緒狀態(tài)（Runnable ）、運行狀態(tài)（Running）、阻塞狀態(tài)（Blocked）和死亡狀態(tài)（Dead），每個狀態(tài)中有觸發(fā)它們轉(zhuǎn)變狀態(tài)的方法，環(huán)境類（ThreadContext）中先生成一個初始狀態(tài)（New），并提供相關(guān)觸發(fā)方法，下圖所示是線程狀態(tài)轉(zhuǎn)換程序的結(jié)構(gòu)圖：
使用步驟
步驟1：定義抽象狀態(tài)類：線程狀態(tài)
abstract class ThreadState {
//狀態(tài)名
protected String stateName;
}
步驟2： 定義具體的狀態(tài)類
//具體狀態(tài)類：新建狀態(tài)
class New extends ThreadState {
public New() {
stateName = "新建狀態(tài)";
System.out.println("當(dāng)前線程處于：新建狀態(tài).");
}
public void start(ThreadContext hj) {
System.out.print("調(diào)用start()方法-->");
if (stateName.equals("新建狀態(tài)")) {
hj.setState(new Runnable());
} else {
System.out.println("當(dāng)前線程不是新建狀態(tài)，不能調(diào)用start()方法.");
}
}
}
//具體狀態(tài)類：就緒狀態(tài)
class Runnable extends ThreadState {
public Runnable() {
stateName = "就緒狀態(tài)";
System.out.println("當(dāng)前線程處于：就緒狀態(tài).");
}
public void getCPU(ThreadContext hj) {
System.out.print("獲得CPU時間-->");
if (stateName.equals("就緒狀態(tài)")) {
hj.setState(new Running());
} else {
System.out.println("當(dāng)前線程不是就緒狀態(tài)，不能獲取CPU.");
}
}
}
//具體狀態(tài)類：運行狀態(tài)
class Running extends ThreadState {
public Running() {
stateName = "運行狀態(tài)";
System.out.println("當(dāng)前線程處于：運行狀態(tài).");
}
public void suspend(ThreadContext hj) {
System.out.print("調(diào)用suspend()方法-->");
if (stateName.equals("運行狀態(tài)")) {
hj.setState(new Blocked());
} else {
System.out.println("當(dāng)前線程不是運行狀態(tài)，不能調(diào)用suspend()方法.");
}
}
public void stop(ThreadContext hj) {
System.out.print("調(diào)用stop()方法-->");
if (stateName.equals("運行狀態(tài)")) {
hj.setState(new Dead());
} else {
System.out.println("當(dāng)前線程不是運行狀態(tài)，不能調(diào)用stop()方法.");
}
}
}
//具體狀態(tài)類：阻塞狀態(tài)
class Blocked extends ThreadState {
public Blocked() {
stateName = "阻塞狀態(tài)";
System.out.println("當(dāng)前線程處于：阻塞狀態(tài).");
}
public void resume(ThreadContext hj) {
System.out.print("調(diào)用resume()方法-->");
if (stateName.equals("阻塞狀態(tài)")) {
hj.setState(new Runnable());
} else {
System.out.println("當(dāng)前線程不是阻塞狀態(tài)，不能調(diào)用resume()方法.");
}
}
}
//具體狀態(tài)類：死亡狀態(tài)
class Dead extends ThreadState {
public Dead() {
stateName = "死亡狀態(tài)";
System.out.println("當(dāng)前線程處于：死亡狀態(tài).");
}
}
步驟3：定義環(huán)境類
class ThreadContext {
private ThreadState state;
ThreadContext() {
state = new New();
}
public void setState(ThreadState state) {
this.state = state;
}
public ThreadState getState() {
return state;
}
public void start() {
((New) state).start(this);
}
public void getCPU() {
((Runnable) state).getCPU(this);
}
public void suspend() {
((Running) state).suspend(this);
}
public void stop() {
((Running) state).stop(this);
}
public void resume() {
((Blocked) state).resume(this);
}
}
輸出結(jié)果
當(dāng)前線程處于：新建狀態(tài).
調(diào)用start()方法-->當(dāng)前線程處于：就緒狀態(tài).
獲得CPU時間-->當(dāng)前線程處于：運行狀態(tài).
調(diào)用suspend()方法-->當(dāng)前線程處于：阻塞狀態(tài).
調(diào)用resume()方法-->當(dāng)前線程處于：就緒狀態(tài).
獲得CPU時間-->當(dāng)前線程處于：運行狀態(tài).
調(diào)用stop()方法-->當(dāng)前線程處于：死亡狀態(tài).
優(yōu)點
- 狀態(tài)模式將與特定狀態(tài)相關(guān)的行為局部化到一個狀態(tài)中，并且將不同狀態(tài)的行為分割開來，滿足“單一職責(zé)原則”。
- 減少對象間的相互依賴。將不同的狀態(tài)引入獨立的對象中會使得狀態(tài)轉(zhuǎn)換變得更加明確，且減少對象間的相互依賴。
- 有利于程序的擴展。通過定義新的子類很容易地增加新的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換。
缺點
- 狀態(tài)模式的使用必然會增加系統(tǒng)的類與對象的個數(shù)。
- 狀態(tài)模式的結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)都較為復(fù)雜，如果使用不當(dāng)會導(dǎo)致程序結(jié)構(gòu)和代碼的混亂。
應(yīng)用場景
通常在以下情況下可以考慮使用狀態(tài)模式。
- 當(dāng)一個對象的行為取決于它的狀態(tài)，并且它必須在運行時根據(jù)狀態(tài)改變它的行為時，就可以考慮使用狀態(tài)模式。
- 一個操作中含有龐大的分支結(jié)構(gòu)，并且這些分支決定于對象的狀態(tài)時。
狀態(tài)模式的擴展
在有些情況下，可能有多個環(huán)境對象需要共享一組狀態(tài)，這時需要引入享元模式，將這些具體狀態(tài)對象放在集合中供程序共享，其結(jié)構(gòu)圖如下：
分析：共享狀態(tài)模式的不同之處是在環(huán)境類中增加了一個 HashMap 來保存相關(guān)狀態(tài)，當(dāng)需要某種狀態(tài)時可以從中獲取，其程序代碼如下：
package com.niuh.designpattern.state.v3;
import java.util.HashMap;
/**
* <p>
* 共享狀態(tài)模式
* </p>
*/
public class FlyweightStatePattern {
public static void main(String[] args) {
//創(chuàng)建環(huán)境
ShareContext context = new ShareContext();
//處理請求
context.Handle();
context.Handle();
context.Handle();
context.Handle();
}
}
//抽象狀態(tài)類
abstract class ShareState {
public abstract void Handle(ShareContext context);
}
//具體狀態(tài)1類
class ConcreteState1 extends ShareState {
public void Handle(ShareContext context) {
System.out.println("當(dāng)前狀態(tài)是： 狀態(tài)1");
context.setState(context.getState("2"));
}
}
//具體狀態(tài)2類
class ConcreteState2 extends ShareState {
public void Handle(ShareContext context) {
System.out.println("當(dāng)前狀態(tài)是： 狀態(tài)2");
context.setState(context.getState("1"));
}
}
//環(huán)境類
class ShareContext {
private ShareState state;
private HashMap<String, ShareState> stateSet = new HashMap<String, ShareState>();
public ShareContext() {
state = new ConcreteState1();
stateSet.put("1", state);
state = new ConcreteState2();
stateSet.put("2", state);
state = getState("1");
}
//設(shè)置新狀態(tài)
public void setState(ShareState state) {
this.state = state;
}
//讀取狀態(tài)
public ShareState getState(String key) {
ShareState s = (ShareState) stateSet.get(key);
return s;
}
//對請求做處理
public void Handle() {
state.Handle(this);
}
}
輸出結(jié)果如下
當(dāng)前狀態(tài)是： 狀態(tài)1
當(dāng)前狀態(tài)是： 狀態(tài)2
當(dāng)前狀態(tài)是： 狀態(tài)1
當(dāng)前狀態(tài)是： 狀態(tài)2
源碼中的應(yīng)用
#JDK中的狀態(tài)模式：
java.util.Iterator
# 通過FacesServlet控制, 行為取決于當(dāng)前JSF生命周期的階段(狀態(tài)
javax.faces.lifecycle.LifeCycle#execute()
PS：以上代碼提交在 Github ：https://github.com/Niuh-Study/niuh-designpatterns.git
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