状态模式（State Pattern）是一种行为设计模式，它允许对象在其内部状态改变时改变其行为，对象看起来似乎修改了它的类。这种模式将状态的改变逻辑封装在独立的状态类中，使得对象状态的变化不会影响到对象的行为逻辑，使得代码更加清晰和易于维护。
详细介绍
角色划分：
- Context（环境类/上下文）：维护一个具体状态对象的引用，并定义一个接口来与这些状态对象交互，以便代理状态对象的操作。
- State（状态接口）：定义一个所有具体状态类都必须实现的接口，声明处理状态相关操作的方法。
- ConcreteState（具体状态类）：实现状态接口中定义的方法，每一个具体状态类对应一种具体状态，负责实现该状态下对象的行为。
工作流程：
- 上下文对象创建时，会初始化一个初始状态的对象。
- 上下文对象通过调用状态对象的方法来改变自己的状态。
- 当状态改变时，实际上是由当前状态对象决定并返回下一个状态对象，上下文随之更新状态对象引用。
使用场景
- 当一个对象的行为依赖于它的状态（属性），并且它必须在运行时刻根据状态改变行为时。
- 需要避免复杂的条件语句（如if...else或switch...case）来处理状态变化的情况。
注意事项
- 尽量减少上下文类与具体状态类之间的直接依赖，使状态转换更加灵活。
- 确保状态转换逻辑清晰且不易出错，避免无限循环或死锁状态。
- 随着状态数量的增加，具体状态类的数量也会增加，需权衡设计的复杂度。
优缺点
优点：
- 封装性好：每个状态的处理逻辑都被封装在相应的状态类中，使得状态转换逻辑清晰。
- 易于扩展：新增状态只需添加新的状态类，不影响现有代码。
缺点：
- 类爆炸：状态数量增多时，会产生大量的具体状态类，增加了系统的复杂度。
- 状态转换复杂度：状态转换逻辑可能变得复杂，尤其是存在多个状态间的转换路径时。
Java代码示例
// 状态接口
interface State {
void handle(Context context);
}
// 具体状态类：开始状态
class StartState implements State {
@Override
public void handle(Context context) {
System.out.println("Player is in start state");
context.setState(new StopState());
}
}
// 具体状态类：停止状态
class StopState implements State {
@Override
public void handle(Context context) {
System.out.println("Player is in stop state");
context.setState(new PlayState());
}
}
// 具体状态类：播放状态
class PlayState implements State {
@Override
public void handle(Context context) {
System.out.println("Player is playing");
context.setState(new PauseState());
}
}
// 具体状态类：暂停状态
class PauseState implements State {
@Override
public void handle(Context context) {
System.out.println("Player is paused");
context.setState(new StartState());
}
}
// 上下文类
class Context {
private State state;
public Context() {
this.state = new StartState();
}
public void setState(State state) {
this.state = state;
}
public void request() {
state.handle(this);
}
}
// 客户端代码
public class StatePatternDemo {
public static void main(String[] args) {
Context context = new Context();
for (int i = 0; i < 9; i++) {
context.request();
}
}
}可能遇到的问题及解决方案
问题1：状态转换逻辑复杂。
- 解决方案：使用状态图清晰地定义状态转换规则，甚至可以引入状态机库来管理状态转换逻辑。
问题2：状态类数量膨胀。
- 解决方案：对于状态间有相似行为的情况，可以抽象出基类或使用策略模式来减少重复代码。
与其他模式对比
- 与策略模式对比：状态模式和策略模式都实现了行为的封装和替换，但状态模式着重于状态改变导致行为变化，而策略模式侧重于根据外部条件选择不同的算法或策略。
- 与工厂模式对比：状态模式中的状态转换可能通过工厂模式来创建新的状态实例，以降低上下文类对具体状态类的依赖。
状态模式通过将状态相关的逻辑封装在状态类中，提高了代码的可读性和可维护性，特别适合处理状态逻辑复杂且频繁变化的场景。
