Java行为型模式（状态模式）实现方式与测试方法

一、状态模式实现方式

1. 核心结构

• 状态接口（State）：定义状态相关的行为方法。
• 具体状态类（ConcreteState）：实现状态接口，封装特定状态下的逻辑。
• 上下文类（Context）：维护当前状态引用，委托请求给当前状态对象处理。

2. 基础实现示例（以电梯控制为例）

// 状态接口
public interface ElevatorState {
    void handle(ElevatorContext context);
}
// 具体状态类：停止状态
public class StopState implements ElevatorState {
    @Override
    public void handle(ElevatorContext context) {
        System.out.println("电梯已停止");
        context.setState(new RunningState()); // 切换状态
    }
}
// 上下文类
public class ElevatorContext {
    private ElevatorState state;
    
    public ElevatorContext(ElevatorState initialState) {
        this.state = initialState;
    }
    
    public void setState(ElevatorState state) {
        this.state = state;
    }
    
    public void request() {
        state.handle(this); // 委托处理
    }
}

3. 高级实现技巧

• 状态内部维护上下文：允许状态类直接操作上下文属性（如订单状态流转）。
• 状态工厂优化：集中管理状态对象，避免重复创建。
• 状态共享（单例模式）：适用于无状态对象（如红绿灯状态）。

二、测试方法与策略

1. 测试目标

• 验证状态切换的正确性（如订单从“待支付”到“已发货”）。
• 确保每个状态下的行为符合预期（如电梯停止时禁止移动）。

2. 单元测试工具
   使用Mockito框架模拟依赖对象，隔离测试环境：

import static org.mockito.Mockito.*;
// 测试订单状态切换
public class OrderTest {
    @Test
    public void testOrderStateTransition() {
        Order order = new Order();
        OrderState initialState = mock(NewState.class);
        order.setState(initialState);
        // 模拟支付操作触发状态切换
        order.pay();
        verify(initialState).next(order); // 验证状态转换
        assertEquals(PaidState.class, order.getState().getClass());
    }
}

3. 关键测试场景
4. 状态转换验证
   使用verify()检查状态切换方法是否按预期调用。

   verify(context, times(1)).setState(any(RunningState.class));
   

5. 行为逻辑验证
   结合断言（JUnit/Hamcrest）验证输出结果：

   assertThat(outputStream.toString(), containsString("电梯已停止"));
   

6. 异常处理测试
   模拟非法状态操作（如未支付时尝试发货）：

   assertThrows(IllegalStateException.class, () -> order.deliver());
   

7. 参数化测试
   覆盖所有状态组合，减少重复代码：

@ParameterizedTest
@EnumSource(ElevatorState.class)
void testAllStates(ElevatorState state) {
    ElevatorContext context = new ElevatorContext(state);
    context.request();
    // 验证状态转换逻辑
}

三、测试最佳实践

1. 独立性：每个测试用例初始化独立上下文，避免状态污染。
2. 模拟外部依赖：用Mockito替代数据库或网络请求（如模拟订单支付接口）。
3. 覆盖率：确保覆盖所有状态转换路径（如红灯→绿灯→黄灯→红灯）。

四、常见问题与解决方案

五、总结

状态模式通过对象化状态与委托机制实现了行为与状态的解耦，而单元测试则通过模拟框架与断言验证确保了状态转换的可靠性。实际开发中，结合Mockito进行隔离测试，可显著提升代码质量与维护效率。