目录

一、什么是状态模式？

二、模式结构

2.1、有什么优点？

2.2、有什么缺点？

2.3、什么时候适用？

三、代码展示

3.1、抽象状态类 State

3.2、具体状态类：PlayState、PauseState 和 StopState

3.3、环境类 AudioPlayerContext

3.4、客户端

四、总结

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一、什么是状态模式？

状态模式（State Pattern）是一种行为型设计模式，它允许一个对象在其内部状态发生改变时改变其行为，看起来就像是改变了它所属的类。状态模式的核心思想是将对象的状态封装成不同的状态类，对象在不同状态下表现出不同的行为，从而使得对象的行为在不同状态之间更加灵活和可控。

二、模式结构

状态模式包含以下几个主要部分：

1. Context（环境类）：它维护一个对抽象状态类的引用，用于切换当前状态，并委托当前状态处理一些请求。

2. State（抽象状态类）：定义一个接口或抽象类，用于封装对象的一个特定状态所对应的行为。

3. ConcreteState（具体状态类）：实现抽象状态类的接口，每个具体状态类都实现对象在该状态下的行为。

核心：初始状态是灵活的，可以指定是A也可以指定是B，任意一个状态对程序都没有影响。但重构中用户登录使用状态模式的话，登陆的流程是强制的，初始状态不能随意指定。

2.1、有什么优点？

1. 清晰的状态转换逻辑： 状态模式将每个状态都封装成一个类，从而将不同状态之间的转换逻辑明确地放在各自的状态类中，使得代码更加清晰和易于理解。

2. 单一职责原则： 状态模式遵循单一职责原则，每个状态类只关注一个特定的状态以及与之相关的行为。这有助于降低每个类的复杂度，使得类更加集中和可维护。

3. 可扩展性： 添加新的状态变得相对容易。如果系统需要新增一种状态，只需要创建一个新的状态类并实现相应的行为即可，而不需要修改原有的代码。

4. 封装状态： 状态模式将状态封装在独立的类中，避免了状态和主体对象之间的紧耦合。这有助于提高代码的可维护性和可复用性。

5. 更少的条件语句： 在状态模式中，状态切换逻辑通常不需要使用大量的条件语句，从而减少了代码中的复杂条件分支，使代码更加简洁。

6. 提高对象的一致性： 对象在不同状态下都有一致的接口，这意味着在不同状态下对对象的调用方式是一致的，这可以降低使用者的学习成本。

7. 遵循开闭原则： 状态模式支持开闭原则，即在新增状态时无需修改已有的代码，只需添加新的状态类。这有助于系统的扩展和维护。

8. 简化调用： 使用状态模式可以将状态切换的逻辑封装在上下文类中，客户端代码只需要关心请求，而不需要了解具体的状态切换细节。

2.2、有什么缺点？

1. 增加类和对象数量： 状态模式引入了多个状态类，每个状态类都会增加类的数量。这可能会导致代码库变得更加庞大，增加了维护和理解的复杂性。

2. 状态过多导致复杂性： 如果状态过多，每个状态之间的转换逻辑变得复杂，可能会导致状态机的管理和维护变得困难。在这种情况下，状态模式可能会使代码更加混乱。

3. 不适合简单情况： 状态模式适用于对象有多种状态且状态之间有复杂的转换逻辑的情况。对于简单的情况，引入状态模式可能会显得过于繁琐，不利于代码的简洁性和可读性。

4. 可能导致逻辑分散： 在状态模式中，不同的状态逻辑被分散到不同的状态类中。虽然这有助于保持状态之间的独立性，但也可能导致在理解完整的对象行为时需要跳转多个类。

5. 状态切换开销： 在状态模式中，对象的状态切换需要通过改变状态对象引用来实现。这可能会导致一些额外的开销，特别是在频繁切换状态的情况下。

2.3、什么时候适用？

1. 对象拥有多个状态： 当一个对象在不同状态下具有不同行为，并且这些状态之间的转换比较复杂时，可以考虑使用状态模式。例如，音频播放器在播放、暂停和停止状态下具有不同的行为。

2. 对象行为随状态改变： 如果对象的行为随着其状态的改变而改变，那么状态模式可以很好地将这些状态与行为进行关联，从而实现更加灵活的对象行为交互。

3. 避免使用过多的条件语句： 如果代码中存在大量的条件语句来处理对象的状态转换逻辑，使用状态模式可以将这些逻辑分散到各个状态类中，使代码更加清晰和简洁。

4. 状态转换频繁： 如果对象的状态转换在代码中频繁出现，并且可能会随着时间的推移而变化，状态模式可以帮助管理这些状态切换逻辑。

5. 遵循开闭原则： 当系统需要在将来扩展新的状态时，状态模式可以使得添加新状态不影响现有代码，从而符合开闭原则。

6. 不同状态有不同的行为： 如果对象在不同状态下需要执行不同的操作，使用状态模式可以避免将所有行为集中在一个类中，使代码更加模块化。

7. 状态共享和复用： 如果多个对象之间可以共享一些状态，状态模式可以更好地管理这些共享状态，避免代码重复。

总之，当对象的行为随着其状态改变而改变，并且存在多个状态以及状态之间复杂的转换逻辑时，状态模式可以提供一种有效的方式来组织和管理对象的行为。然而，在简单的情况下，过度使用状态模式可能会导致代码过于复杂，因此需要根据具体需求进行权衡和选择。

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三、代码展示

假设我们要设计一个音频播放器，它可以处于三种状态：播放状态、暂停状态和停止状态。在不同的状态下，音频播放器有不同的行为：播放音乐、暂停音乐和停止音乐。

3.1、抽象状态类 State

// State.java
public interface State {
    void play();
    void pause();
    void stop();
}

3.2、具体状态类：PlayState、PauseState 和 StopState

// PlayState.java
public class PlayState implements State {
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("Already playing the music.");
    }

    @Override
    public void pause() {
        System.out.println("Pausing the music.");
        // 切换到暂停状态
        AudioPlayerContext.setState(new PauseState());
    }

    @Override
    public void stop() {
        System.out.println("Stopping the music.");
        // 切换到停止状态
        AudioPlayerContext.setState(new StopState());
    }
}

// PauseState.java
public class PauseState implements State {
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("Resuming the music.");
        // 切换到播放状态
        AudioPlayerContext.setState(new PlayState());
    }

    @Override
    public void pause() {
        System.out.println("Already paused the music.");
    }

    @Override
    public void stop() {
        System.out.println("Stopping the music.");
        // 切换到停止状态
        AudioPlayerContext.setState(new StopState());
    }
}

// StopState.java
public class StopState implements State {
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("Playing the music.");
        // 切换到播放状态
        AudioPlayerContext.setState(new PlayState());
    }

    @Override
    public void pause() {
        System.out.println("Cannot pause, music is already stopped.");
    }

    @Override
    public void stop() {
        System.out.println("Already stopped the music.");
    }
}

3.3、环境类 AudioPlayerContext

// AudioPlayerContext.java
public class AudioPlayerContext {
    private static State currentState;

    public static void setState(State state) {
        currentState = state;
    }

    public static void play() {
        currentState.play();
    }

    public static void pause() {
        currentState.pause();
    }

    public static void stop() {
        currentState.stop();
    }
}

3.4、客户端

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 初始化为停止状态
        AudioPlayerContext.setState(new StopState());

        // 模拟音频播放器行为
        AudioPlayerContext.play();
        AudioPlayerContext.pause();
        AudioPlayerContext.play();
        AudioPlayerContext.stop();
        AudioPlayerContext.pause();
    }
}

四、总结

状态模式通过将对象的不同状态封装成不同的状态类，使得对象在不同状态下可以表现出不同的行为。这种设计模式可以使对象的行为更加灵活和可扩展，同时也更加符合开闭原则。在实际应用中，状态模式可以帮助我们处理对象的状态转换逻辑，使代码更加清晰和可维护。