状态模式 | Lavigne-yang.Blog

基本概念

状态模式：是一种行为型设计模式，允许对象在内部状态改变时改变它的行为，对象看起来似乎修改了它的类。

核心思想：将状态抽象为独立的类，上下文对象持有状态对象的引用，当状态改变时，只需更换状态对象，从而改变上下文的行为，避免使用大量条件判断语句。

核心结构

State（状态接口）：定义所有具体状态必须实现的接口，声明状态相关的方法
ConcreteState（具体状态）：实现状态接口，定义特定状态下的行为
Context（上下文）：持有当前状态对象的引用，将状态相关的请求委托给当前状态对象处理

示例说明

场景：设计一个手机播放器，具有”播放”、”暂停”、”停止”三种状态，不同状态下点击按钮会有不同行为。

状态接口


public interface PlayerState {
    void clickPlay();       // 点击播放
    void clickPause();      // 点击暂停
    void clickStop();       // 点击停止
}

播放状态


public class PlayingState implements PlayerState {
    @Override
    public void clickPlay() {
        System.out.println("正在播放，点击播放无效");
    }

    @Override
    public void clickPause() {
        System.out.println("从播放状态切换到暂停状态");
        // 切换到暂停状态
        PlayerContext.setState(new PausedState());
    }

    @Override
    public void clickStop() {
        System.out.println("从播放状态切换到停止状态");
        // 切换到停止状态
        PlayerContext.setState(new StoppedState());
    }
}

暂停状态


public class PausedState implements PlayerState {
    @Override
    public void clickPlay() {
        System.out.println("从暂停状态切换到播放状态");
        // 切换到播放状态
        PlayerContext.setState(new PlayingState());
    }

    @Override
    public void clickPause() {
        System.out.println("正在暂停，点击暂停无效");
    }

    @Override
    public void clickStop() {
        System.out.println("从暂停状态切换到停止状态");
        // 切换到停止状态
        PlayerContext.setState(new StoppedState());
    }
}

停止状态


public class StoppedState implements PlayerState {
    @Override
    public void clickPlay() {
        System.out.println("从停止状态切换到播放状态");
        // 切换到播放状态
        PlayerContext.setState(new PlayingState());
    }

    @Override
    public void clickPause() {
        System.out.println("未播放，点击暂停无效");
    }

    @Override
    public void clickStop() {
        System.out.println("已停止，点击停止无效");
    }
}

上下文类（播放器）


public class PlayerContext {
    private static PlayerState state;

    // 设置状态
    public static void setState(PlayerState newState) {
        state = newState;
    }

    // 委托状态处理请求
    public static void clickPlay() {
        state.clickPlay();
    }

    public static void clickPause() {
        state.clickPause();
    }

    public static void clickStop() {
        state.clickStop();
    }
}

验证测试


public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 初始状态为停止状态
        PlayerContext.setState(new StoppedState());
        
        System.out.println("===== 播放器状态测试 =====");
        PlayerContext.clickPlay();   // 停止→播放
        PlayerContext.clickPause();  // 播放→暂停
        PlayerContext.clickPlay();   // 暂停→播放
        PlayerContext.clickStop();   // 播放→停止
        PlayerContext.clickPause();  // 停止状态下点击暂停无效
    }
}

执行结果：


===== 播放器状态测试 =====
从停止状态切换到播放状态
从播放状态切换到暂停状态
从暂停状态切换到播放状态
从播放状态切换到停止状态
未播放，点击暂停无效
总结

对象在内部状态改变时改变其行为：状态模式将状态封装进分离的类，并把行为委托当前状态的对象，行为随着内部状态而改变。
对象看起来好像改变了它的类：使用组合来简单引用不同的状态对象，造成类改变的假象。

类图如下：
状态模式

总结

优点

封装状态逻辑：状态转换逻辑被封装在具体状态类中，代码更清晰；
符合开闭原则：新增状态只需添加新的状态类，无需修改原有代码；
状态解耦：状态之间相互独立，减少了条件判断语句（如if-else）；
行为动态变化：上下文对象的行为随状态切换而动态改变；

缺点

类数量增加：每个状态需要独立的类，可能导致类数量过多；
状态转换复杂性：复杂状态转换逻辑可能需要在状态类或上下文中维护；
上下文与状态耦合：上下文需要知道所有具体状态类，存在一定耦合；

使用场景

状态机系统：如工作流引擎、游戏角色状态、电梯状态控制
界面状态管理：如按钮的启用/禁用状态、对话框的显示/隐藏状态
设备状态控制：如打印机的就绪/打印/错误状态
订单状态管理：如电商系统中订单的创建/支付/发货/完成状态

与其他模式的对比

与策略模式的区别：

策略模式的状态切换由客户端控制，状态模式的状态切换由状态内部逻辑控制；
策略模式关注算法的选择，状态模式关注状态的变化

与责任链模式的区别：

责任链模式处理请求的对象链是固定的，状态模式的状态切换是动态的；
责任链模式关注请求的传递，状态模式关注状态相关的行为变化；