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设计模式 (七) 状态模式

介绍

状态模式中的行为是由状态来决定的,不同的状态下有不同的行为。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。用一句话来表述,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抽象状态的基类。状态模式的意图是让一个对象在其内部改变的时候,其行为也随之改变。

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。

使用场景

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

状态模式将每一个条件分支放入一个独立的类中,这使得你可以根据对象自身的状态作为一个对象,这一对象可以不依赖于其他对象而独立变化,这样通过多态来去除过多的、重复的 if - else 等分支语句。

UML 类图

hUuM6.png

  • 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: 抽象状态类或者状态接口,定义一个或者一组接口,表示该状态下的行为。
  • ConcreteStateA、ConcreteStateB: 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。

实战

在开发中,我们用到状态模式最常见的地方应该是用户登录系统。在用户登录和未登录的情况下,对于同一事件的处理行为是不一样的,例如,在淘宝中,用户在未登录的情况下点击购买,此时会先让用户登录,然后在做购买支付的操作。

下面我们就用状态模式来简单实现这个过程,首先创建 2 个 Activity , 一个是 LoginActivity, 一个是 HomeActivity , HomeActivity 是应用入口,有购买和注销用户功能。

//抽取公共的状态类
public interface IUserState {

    /**
     * 购物
     * @param id
     */
    void Shopping(Context context,int id);

    /**
     * 注销
     * @param context
     * @param token
     */
    void loginOut(Context context,String token);
}
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//具体登录状态实现类
public class LoginState implements IUserState {
    private String TAG = getClass().getSimpleName();

    @Override
    public void Shopping(Context context,int id) {
        Log.i(TAG, "购买商品-》" + id + " 即将支付");
        Toast.makeText(context,"购买商品-》" + id + " 即将支付",Toast.LENGTH_LONG).show();
    }

    @Override
    public void loginOut(Context context,String token) {
        Log.i(TAG, "退出系统成功");
         LoginContext.getInstance().setState(new LoginOutState());
        Toast.makeText(context,"退出系统成功",Toast.LENGTH_LONG).show();
    }
}

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//具体未登录状态实现类
public class LoginOutState implements IUserState {
    private String TAG = getClass().getSimpleName();

    @Override
    public void Shopping(Context context, int id) {
        gotoLogin(context);

    }

    private void gotoLogin(Context context) {
        Intent intent = new Intent(context, LoginActivity.class);
        intent.addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);
        context.startActivity(intent);

    }

    @Override
    public void loginOut(Context context, String token) {
        Log.i(TAG, "已经是退出状态");
    }


}
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Context 登录状态管理类:

public class LoginContext {
    /**
     * 用户状态 默认未登录
     */
    private IUserState mIuserState = new LoginOutState();

    private LoginContext() {
    }

    public void shopping(Context context,int id) {
        mIuserState.Shopping(context,id);
    }
    
    public void loginOut(Context context){
        mIuserState.loginOut(context);
    }

    /**
     * 静态内部类单例
     */
    private static class LoginHolder {
        private static LoginContext loginContext = new LoginContext();
    }

    public static LoginContext getInstance() {
        return LoginHolder.loginContext;
    }

    /**
     * 注入用户的状态
     * @param userState
     */
    public void setState(IUserState userState){
        this.mIuserState = userState;
    }
}
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UI 操作

public class LoginActivity extends Activity {

    private EditText mUser;
    private EditText mPwd;

    @Override
    protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);

        setContentView(R.layout.activity_login);

        mUser = findViewById(R.id.etUser);
        mPwd = findViewById(R.id.etPwd);

    }

    public void login(View view) {
        if (mUser.getText().toString().trim().equals("123456") && mPwd.getText().toString().trim().equals("123456")) {
            LoginContext.getInstance().setState(new LoginState());
            Toast.makeText(getApplicationContext(), "登录成功", Toast.LENGTH_LONG).show();
            startActivity(new Intent(this, HomeActivity.class));
            finish();
        }
    }
}
复制代码
public class HomeActivity extends Activity {

    @Override
    protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);

        setContentView(R.layout.activity_home);
    }

    public void logout(View view) {
        LoginContext.getInstance().setState(new LogoutState());
    }

    public void shopping(View view) {
        LoginContext.getInstance().shopping(getApplicationContext(),199);
    }
}

复制代码

用户默认是未登录状态,此时用户在 HomeActivity 界面点击购物时,会先跳转到 LoginActivity 页面,然后登录成功之后在返回到 HomeActivity 页面,此时,用户再次点击购物就可以实现该功能了。

总结

状态模式的关键点在于不同的状态下对于同一行为有不同的响应,这其实就是一个将 if~else 用多态来实现的一个具体示例,模式的运用一定要考虑所处的情景以及你要解决的问题,只有符合特定的场景才建议使用对应的模式。

优点:

State 模式将所有与一个特性的状态相关的行为都放入一个状态对象中,它提供了一个更好的方法来组织与特定状态相关的代码,将繁琐的状态判断转换成结构清晰的状态类族,在避免代码膨胀的同时也保证了可扩展性与可维护性。

缺点:

状态模式的使用必然会增加系统类和对象的个数。

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《 Android 源码设计模式解析与实战 》

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