在软件开发中，我们通常会为对象定义状态来适应不同的场景。在传统程序中，我们通常会定义状态变量来进行不同状态的切换，再通过if else语句来进行逻辑的判断，从而使不同状态的执行行为发生改变。但这样做会造成软件的臃肿和难以维护。在引入新的状态时，需要增加新的条件判断语句，这违背了“开闭原则”。本文将使用设计模式之状态模式来解决这个问题。

状态模式

状态模式的定义

状态模式（State）：对有状态的对象，把复杂的“判断逻辑”提取到不同的状态对象中，允许状态对象在其内部状态发生改变时改变其行为。

在状态模式中，我们不将“状态”简单地定义为变量来进行处理，而是将其定义为类，用类来表示状态。这可能是个抽象的概念，下文我们将使用实例来进行详细讲解。

状态模式的结构

• 上下文/环境（Context）：它维护了一个当前的状态，并提供了供开发者调用的接口，负责具体状态的切换。
• 抽象状态（State）：接口，定义了上下文对象中状态对应的方法。
• 具体状态（ConcreteState）：实现抽象状态接口中定义的所有方法。

状态模式的具体应用场景

• 聊天软件中的不同状态：如在线、离线、忙碌状态
• 状态机：操作系统往往需要管理不同的状态。例如安卓操作系统中就有基于状态树的决策机制。具体实现过程不是本篇的重点，感兴趣可以自行查阅操作系统的资料。

示例

本文，我们来实现一个商城订单的四种不同状态：分别是待付款，待发货，待收货和退款中状态。

不同状态有着不同的处理逻辑。

• 待付款状态下，系统会提示用户尽快付款。
• 待发货状态下，系统会提示商家尽快发货。
• 待收获状态下，系统会为用户推送物流信息。

我们使用状态模式处理这个需求。

下面我们开始编写具体代码。

首先我们先来定义一个抽象状态（State）：

State.java

package com.yeliheng.state;

/**
 * 抽象状态
 */
public abstract class State {
    public abstract void handle(Context context);
}

在抽象状态类中，我们定义了一个抽象方法handle() 用于处理传入的上下文对象。

接着，我们可以定义一个Context类。

Context.java

package com.yeliheng.state;

public class Context {

    private State state;

    public Context() {
        this.state = new PendingPaymentState();
    }

    public State getState() {
        return state;
    }

    public void setState(State state) {
        this.state = state;
    }

    public void handle() {
        state.handle(this);
    }
}

上下文对象中，我们定义了一个状态变量State，并提供相应的setter getter方法。方便后续具体状态设置即将切换的下一个状态。并且我们初始化初状态为PendingPaymentState即待付款状态。

我们开始定义具体的状态类。

PendingPaymentState.java

package com.yeliheng.state;

public class PendingPaymentState extends State{
    @Override
    public void handle(Context context) {
        System.out.println("[订单待付款-买家中心] 您有一笔订单等待付款。");
        context.setState(new PendingDeliveryState());
    }
}

在待付款状态中，系统会输出用户提示，并将下一个状态指定给待发货状态。代码实现很简单，另外两个具体状态类同理。

PendingReceiptState.java

package com.yeliheng.state;

public class PendingReceiptState extends State{
    @Override
    public void handle(Context context) {
        System.out.println("[订单待收货-买家中心] 卖家已发货，当前物流在：XXX省XXX市");
    }
}

PendingDeliveryState.java

package com.yeliheng.state;

public class PendingDeliveryState extends State{
    @Override
    public void handle(Context context) {
        System.out.println("[订单待发货-卖家中心] 买家已付款，请尽快发货。");
        context.setState(new PendingReceiptState());
    }
}

最后我们可以在main函数中调用此程序，观察输出结果。

Main.java

package com.yeliheng.state;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Context context = new Context(); //注册上下文
        //买家付款
        context.handle();
        //卖家发货
        context.handle();
        //买家收货
        context.handle();

    }
}

在Main类中，我们初始化了一个上下文类，并调用了三次handle方法，分别模拟了三种订单状态。

最终程序的输出结果如下图所示：

在状态模式的应用中，我们可以发现，状态变量被不同的类代替了。并且，原先臃肿的if else逻辑被状态所替代，统一交由上下文（Context）类进行管理，程序变得更加具有条理性，这有助于项目的拓展。

状态模式的优缺点

优点

• 将状态进行封装有利于减少对象间的相互依赖。
• 状态类的职责明确，符合类的“单一职责”原则。
• 状态模式结构清晰，有利于增加项目的可拓展性，降低类之间的耦合。

缺点

• 过度使用状态模式会造成状态类的大规模增长，提升系统的维护难度。
• 状态模式有背开闭原则。增加新的状态，必须将管理状态的上下文类进行修改才能达到目的。

总结

使用状态模式能够有效减少复杂的判断逻辑，增加程序的可维护性。本例通过商城中订单状态的切换来详解状态模式。

本例的完整源代码参见：Github