设计模式(七):状态模式

State(状态模式)

什么是状态模式呢?

有时候做一件事会存在很多的状态,而在不同的状态之下会有不同的行为。而状态模式就是根据不同的状态来改变不同的行为

下面看一下状态模式的UML类图

State(状态模式)的UML类图

  • Context:上下文,维护状态的实例
  • State:抽象状态类,用于表示一系列状态下的行为有哪些
  • ConcreteState:具体的状态类,不同的状态都有自己的一套实现

如果你看过之前的策略模式的话,你会发现这两个模式的类图其实是一模一样的

但即使在UML类图上这两个模式一样,这两个模式的目的和本质都是不一样的

  • 策略模式中,你可以根据不同的情况动态改变现在的策略
  • 状态模式中,每一种状态的情况都是不可替换的

概念较抽象,还是上代码吧~

状态模式的简单实现

在日常生活中,做每一件事都有一系列的状态,就拿打游戏来举例吧

现在有一个玩家,他打算玩一款打怪升级的游戏,那么在玩游戏的过程中,他会有一系列的状态:打怪时的状态,升级时的状态等等

现在先抽象一个游戏状态的类,它具有以下行为:

  • 打怪
  • 获得经验
  • 进入下一关
  • 捡拾物品

那么根据玩游戏的状态划分,可以粗略的划分为:

  • 游戏开始状态
  • 游戏结束状态

那么不同的状态,它的行为肯定是不一样的,如果在以往的代码编写中,肯定会使用if-else或者switch-case来解决这种简单的问题

但是随着产品的迭代,这样程序的扩展性和鲁棒性都将变差,所以对于这种不同情况有不同行为实现的情况下,选择状态模式是一种不错选择

首先,需要先将状态抽象出来形成一个接口

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public interface GameState {
/*打怪*/
public void killMonster();
/*获得经验*/
public void gainExperience();
/*进入下一关*/
public void next();
/*捡拾物品*/
public void pick();
}

那么接下来就可以根据不同的状态开始展开不同的行为实现了:

游戏开始状态

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public class GameStartState implements GameState {
/*击杀一只怪物*/
@Override
public void killMonster() {
System.out.println("Kill a Monster");
}

/*获得5经验值*/
@Override
public void gainExperience() {
System.out.println("Gain 5 EXP");
}

/*进入下一关*/
@Override
public void next() {
System.out.println("Good! please enter next level");
}

/*捡到一件好东西*/
@Override
public void pick() {
System.out.println("Wow! You pick a good thing");
}
}

游戏结束状态

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public class GameOverState implements GameState {
/*游戏没开始,无法打怪*/
@Override
public void killMonster() {
System.out.println("Please start game first");
}
/*游戏没开始,无法获得经验*/
@Override
public void gainExperience() {

}
/*游戏已经结束,下一步就是选择是否重新开始*/
@Override
public void next() {
System.out.println("You want to challenge again?");
}
/*游戏没开始,无好东西可以捡*/
@Override
public void pick() {
System.out.println("Please start game first");
}
}

什么状态下该干什么都已经想好了,下一步就是来一个玩家开始游戏了

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public class Player {
/*游戏状态*/
GameState state;
/*游戏状态的设置*/
public void setState(GameState state) {
this.state = state;
}
/*游戏开始*/
public void gameStart() {
setState(new GameStartState());
System.out.println("\n-----Game Start, ready to fight-----\n");
}
/*游戏结束*/
public void gameOver(){
setState(new GameOverState());
System.out.println("\n----- Game Over -----\n");
}
/*打怪*/
public void killMonster(){
state.killMonster();
}
/*获得经验*/
public void gainExperience() {
state.gainExperience();
}
/*下一关*/
public void next(){
state.next();
}
/*捡东西*/
public void pick(){
state.pick();
}

public static void main(String[] args) {
/*游戏开始后的一系列操作和结束后的操作*/
Player player = new Player();
player.gameStart();
player.killMonster();
player.gainExperience();
player.next();
player.pick();
player.gameOver();
player.next();
player.killMonster();
player.pick();
}
}

代码内都有注释,思路还是比较清晰的,可以看到,玩家代码中没有对游戏状态的逻辑判断,使得代码看起来更加的简洁

看看玩家玩的怎么样吧~

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-----Game Start, ready to fight-----

Kill a Monster
Gain 5 EXP
Good! please enter next level
Wow! You pick a good thing

----- Game Over -----

You want to challenge again?
Please start game first
Please start game first

根据输出结果对比可以看到,在游戏开始和结束后,玩家执行相同的操作都会有不同的实现结果

总结

来总结一下状态模式的优缺点吧

  • 优点:状态模式提供了一个更好的方法来组织与特定状态的相关代码,将繁琐的状态判断转换成结构清晰的状态类族,在避免代码膨胀时的同时也保证了可扩展性与可维护性
  • 缺点:类和对象的个数会对应的增加

END.


源码地址

文章作者: Inno Fang
文章链接: https://innofang.github.io/2017/03/09/设计模式-七-状态模式/
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