第 24 章 状态模式

1、APP 抽奖活动问题

请编写程序完成APP抽奖活动，具体要求如下:

假如每参加一次这个活动要扣除用户50积分，中奖概率是10%奖品数量固定，抽完就不能抽奖活动有四个状态：可以抽奖、不能抽奖、发放奖品和奖品领完活动的四个状态转换关系图

2、状态模式基本介绍

状态模式(State Pattern)：它主要用来解决对象在多种状态转换时，需要对外输出不同的行为的问题。状态和行为是一一对应的，状态之间可以相互转换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

3、状态模式原理类图

Context 类为上下文对象，用于维护State实例，这个实例定义当前状态State 是抽象的状态角色，定义一个接口封装与Context 的一个特定接口相关行为ConcreteState 具体的状态角色，每个子类实现一个与Context 的一个状态相关行为

4、状态模式解决 APP 抽奖问题

应用实例要求

完成APP抽奖活动项目，使用状态模式

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类图

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代码实现

State：抽奖状态的抽象父类，定义了三个抽奖动作：扣除积分、抽奖、发放奖品

/** * 状态抽象类 * * @author Administrator * */ public abstract class State { // 扣除积分 - 50 public abstract void deductMoney(); // 是否抽中奖品 public abstract boolean raffle(); // 发放奖品 public abstract void dispensePrize(); }

NoRaffleState：等待扣除积分，不能抽奖的状态

/** * 不能抽奖状态 * * @author Administrator * */ public class NoRaffleState extends State { // 初始化时传入活动引用，扣除积分后改变其状态 RaffleActivity activity; public NoRaffleState(RaffleActivity activity) { this.activity = activity; } // 当前状态可以扣积分 , 扣除后，将状态设置成可以抽奖状态 @Override public void deductMoney() { System.out.println("扣除50积分成功，您可以抽奖了"); activity.setState(activity.getCanRaffleState()); } // 当前状态不能抽奖 @Override public boolean raffle() { System.out.println("扣了积分才能抽奖喔！"); return false; } // 当前状态不能发奖品 @Override public void dispensePrize() { System.out.println("不能发放奖品"); } }

CanRaffleState：已经扣除完积分，等待抽奖的状态

/** * 可以抽奖的状态 * * @author Administrator * */ public class CanRaffleState extends State { RaffleActivity activity; public CanRaffleState(RaffleActivity activity) { this.activity = activity; } // 已经扣除了积分，不能再扣 @Override public void deductMoney() { System.out.println("已经扣取过了积分"); } // 可以抽奖, 抽完奖后，根据实际情况，改成新的状态 @Override public boolean raffle() { System.out.println("正在抽奖，请稍等！"); Random r = new Random(); int num = r.nextInt(10); // 10%中奖机会 if (num == 0) { // 改变活动状态为发放奖品 context activity.setState(activity.getDispenseState()); return true; } else { System.out.println("很遗憾没有抽中奖品！"); // 改变状态为不能抽奖 activity.setState(activity.getNoRafflleState()); return false; } } // 不能发放奖品 @Override public void dispensePrize() { System.out.println("没中奖，不能发放奖品"); } }

DispenseState：已抽完奖，等待发放奖品的状态

/** * 发放奖品的状态 * * @author Administrator * */ public class DispenseState extends State { // 初始化时传入活动引用，发放奖品后改变其状态 RaffleActivity activity; public DispenseState(RaffleActivity activity) { this.activity = activity; } @Override public void deductMoney() { System.out.println("不能扣除积分"); } @Override public boolean raffle() { System.out.println("不能抽奖"); return false; } // 发放奖品 @Override public void dispensePrize() { if (activity.getCount() > 0) { System.out.println("恭喜中奖了"); // 改变状态为不能抽奖 activity.setState(activity.getNoRafflleState()); } else { System.out.println("很遗憾，奖品发送完了"); // 改变状态为奖品发送完毕, 后面我们就不可以抽奖 activity.setState(activity.getDispensOutState()); // System.out.println("抽奖活动结束"); // System.exit(0); } } }

DispenseOutState：奖品发放完毕的状态

/** * 奖品发放完毕状态 说明，当我们activity 改变成 DispenseOutState， 抽奖活动结束 * * @author Administrator * */ public class DispenseOutState extends State { // 初始化时传入活动引用 RaffleActivity activity; public DispenseOutState(RaffleActivity activity) { this.activity = activity; } @Override public void deductMoney() { System.out.println("奖品发送完了，请下次再参加"); } @Override public boolean raffle() { System.out.println("奖品发送完了，请下次再参加"); return false; } @Override public void dispensePrize() { System.out.println("奖品发送完了，请下次再参加"); } }

RaffleActivity：上下文对象，用于维护 State状态对象，并实现扣除积分和抽奖的方法

/** * 抽奖活动 * * @author Administrator * */ public class RaffleActivity { // state 表示活动当前的状态，是变化的 State state = null; // 奖品数量 int count = 0; // 四个属性，表示四种状态 State noRafflleState = new NoRaffleState(this); State canRaffleState = new CanRaffleState(this); State dispenseState = new DispenseState(this); State dispensOutState = new DispenseOutState(this); // 构造器 // 1. 初始化当前的状态为 noRafflleState（即不能抽奖的状态） // 2. 初始化奖品的数量 public RaffleActivity(int count) { this.state = getNoRafflleState(); this.count = count; } // 扣分, 调用当前状态的 deductMoney public void debuctMoney() { state.deductMoney(); } // 抽奖 public void raffle() { // 如果当前的状态是抽奖成功 if (state.raffle()) { // 领取奖品 state.dispensePrize(); } } // 这里请大家注意，每领取一次奖品，count-- public int getCount() { int curCount = count; count--; return curCount; } // Getter and Setter

ClientTest：测试代码

/** * 状态模式测试类 * * @author Administrator * */ public class ClientTest { public static void main(String[] args) { // 创建活动对象，奖品有1个奖品 RaffleActivity activity = new RaffleActivity(1); // 我们连续抽300次奖 for (int i = 0; i < 30; i++) { System.out.println("--------第" + (i + 1) + "次抽奖----------"); // 参加抽奖，第一步点击扣除积分 activity.debuctMoney(); // 第二步抽奖 activity.raffle(); } } }

5、状态模式在实际项目的应用

传统实现方式分析

借贷平台的订单，有审核、发布、抢单等等 步骤，随着操作的不同，会改变订单的状态，项目中的这个模块实现就会使用到状态模式

通常通过if else判断订单的状态，从而实现不同的逻辑，伪代码如下

if(审核){ //审核逻辑 }elseif(发布){ //发布逻辑 }elseif(接单){ //接单逻辑 }

问题分析 ：这类代码难以应对变化，在添加一种状态时，我们需要手动添加if else，在添加一种功能时，要对所有的状态进行判断。因此代码会变得越来越臃肿，并且一旦没有处理某个状态，便会发生极其严重的BUG，难以维护

状态模式在实际项目-借贷平台 源码剖析

状态模式本质上是一种基于状态和事件的状态机，下面是订单流程的状态图

通过状态图，我们再设计一张横纵坐标关系表来比较，图如下

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类图

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代码实现

State：订单状态的接口

/** * 状态接口 * * @author Administrator * */ public interface State { /** * 电审 */ void checkEvent(Context context); /** * 电审失败 */ void checkFailEvent(Context context); /** * 定价发布 */ void makePriceEvent(Context context); /** * 接单 */ void acceptOrderEvent(Context context); /** * 无人接单失效 */ void notPeopleAcceptEvent(Context context); /** * 付款 */ void payOrderEvent(Context context); /** * 接单有人支付失效 */ void orderFailureEvent(Context context); /** * 反馈 */ void feedBackEvent(Context context); String getCurrentState(); }

AbstractState：订单状态的抽象父类，对 State 接口中的方法进行了默认实现

public abstract class AbstractState implements State { protected static final RuntimeException EXCEPTION = new RuntimeException("操作流程不允许"); // 抽象类，默认实现了 State 接口的所有方法 // 该类的所有方法，其子类(具体的状态类)，可以有选择的进行重写 @Override public void checkEvent(Context context) { throw EXCEPTION; } @Override public void checkFailEvent(Context context) { throw EXCEPTION; } @Override public void makePriceEvent(Context context) { throw EXCEPTION; } @Override public void acceptOrderEvent(Context context) { throw EXCEPTION; } @Override public void notPeopleAcceptEvent(Context context) { throw EXCEPTION; } @Override public void payOrderEvent(Context context) { throw EXCEPTION; } @Override public void orderFailureEvent(Context context) { throw EXCEPTION; } @Override public void feedBackEvent(Context context) { throw EXCEPTION; } }

AllState：各种具体的订单状态，继承了 AbstractState 父类，并重写了自己所需要的方法

//各种具体状态类 class FeedBackState extends AbstractState { @Override public String getCurrentState() { return StateEnum.FEED_BACKED.getValue(); } } class GenerateState extends AbstractState { @Override public void checkEvent(Context context) { context.setState(new ReviewState()); } @Override public void checkFailEvent(Context context) { context.setState(new FeedBackState()); } @Override public String getCurrentState() { return StateEnum.GENERATE.getValue(); } } class NotPayState extends AbstractState { @Override public void payOrderEvent(Context context) { context.setState(new PaidState()); } @Override public void feedBackEvent(Context context) { context.setState(new FeedBackState()); } @Override public String getCurrentState() { return StateEnum.NOT_PAY.getValue(); } } class PaidState extends AbstractState { @Override public void feedBackEvent(Context context) { context.setState(new FeedBackState()); } @Override public String getCurrentState() { return StateEnum.PAID.getValue(); } } class PublishState extends AbstractState { @Override public void acceptOrderEvent(Context context) { // 把当前状态设置为 NotPayState。。。 // 至于应该变成哪个状态，有流程图来决定 context.setState(new NotPayState()); } @Override public void notPeopleAcceptEvent(Context context) { context.setState(new FeedBackState()); } @Override public String getCurrentState() { return StateEnum.PUBLISHED.getValue(); } } class ReviewState extends AbstractState { @Override public void makePriceEvent(Context context) { context.setState(new PublishState()); } @Override public String getCurrentState() { return StateEnum.REVIEWED.getValue(); } }

Context：环境上下文，继承了 AbstractState 父类，实现了自己所需要的方法，以供 Client 端调用

//环境上下文 public class Context extends AbstractState { // 当前的状态 state, 根据我们的业务流程处理，不停的变化 private State state; @Override public void checkEvent(Context context) { state.checkEvent(this); getCurrentState(); } @Override public void checkFailEvent(Context context) { state.checkFailEvent(this); getCurrentState(); } @Override public void makePriceEvent(Context context) { state.makePriceEvent(this); getCurrentState(); } @Override public void acceptOrderEvent(Context context) { state.acceptOrderEvent(this); getCurrentState(); } @Override public void notPeopleAcceptEvent(Context context) { state.notPeopleAcceptEvent(this); getCurrentState(); } @Override public void payOrderEvent(Context context) { state.payOrderEvent(this); getCurrentState(); } @Override public void orderFailureEvent(Context context) { state.orderFailureEvent(this); getCurrentState(); } @Override public void feedBackEvent(Context context) { state.feedBackEvent(this); getCurrentState(); } public State getState() { return state; } public void setState(State state) { this.state = state; } @Override public String getCurrentState() { System.out.println("当前状态 : " + state.getCurrentState()); return state.getCurrentState(); } }

ClientTest：测试代码

/** 测试类 */ public class ClientTest { public static void main(String[] args) { // 创建context 对象 Context context = new Context(); // 将当前状态设置为 PublishState context.setState(new PublishState()); System.out.println(context.getCurrentState()); // publish --> not pay context.acceptOrderEvent(context); // not pay --> paid context.payOrderEvent(context); // 失败, 检测失败时，会抛出异常 try { context.checkFailEvent(context); System.out.println("流程正常.."); } catch (Exception e) { // TODO: handle exception System.out.println(e.getMessage()); } } }

6、状态模式的注意事项和细节

优点

状态模式将每个状态的行为封装到对应的一个类中，所以代码有很强的可读性方便维护。因为将容易产生问题的if-else语句删除了，如果把每个状态的行为都放到一个类中，每次调用方法时都要判断当前是什么状态，不但会产出很多if-else语句，而且容易出错符合“开闭原则”，容易增删对象的状态

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缺点

会产生很多类，每个状态都要一个对应的类，当状态过多时会产生很多类，加大维护难度

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应用场景

当一个事件或者对象有很多种状态，状态之间会相互转换，对不同的状态要求有不同的行为的时候，可以考虑使用状态模式