《Head First 設計模式》第十章-狀態模式 狀態模式（headcount）
      
    
      
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        2025-03-31
		    
      
    
                    
      狀態模式

      策略模式和狀態模式是雙胞胎，在出生時才分開。你已經知道，策略模式是圍繞可以互換的算法來創建成功業務的，然而，狀態走的是更崇高的路，它通過改變對象內部的狀態來幫助對象控制自己的行為。
      定義狀態模式
      先看看定義：狀態模式允許對象在內部狀態改變時改變它的行為，對象看起來好像修改了它的類
      例題
      自動糖果售賣機，糖果機的控制器需要的工作流程如下圖
      從上面的狀態圖中可以找到所有的狀態：
      我們可以創建一個實例變量來持有目前的狀態，然后定義每個狀態的值：
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      //每個狀態用不同的值表示
      final static int SOLD_OUT=0;//售罄
      final static int NO_QUARTER=1;//沒有投幣
      final static int HAS_QUARTER=2;//已投幣
      final static int SOLD=3;//售出糖果
      //實例變量持有當前狀態，只要改變變量值狀態也會隨之改變
      int state =SOLD_OUT;
      現在,我們將所有系統中可以發生的動作整合起來：
      “投入25分錢”，“退回25分錢”，“轉動曲柄”，“發放糖果”
      這些動作是糖果機的接口，這是你能對糖果機做的事情，
      調用任何一個動作都會造成狀態的轉換，
      發放糖果更多是糖果機的內部動作，機器自己調用自己。
      我們創建一個類，它的作用就像是一個狀態機，每一個動作，我們都創建了一個對應的方法，這些方法利用條件語句來決定在每個狀態內什么行為是恰當的。比如對“投入25分錢”這個動作來說，我們可以把對應方法寫成下面的樣子：
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      public void insertQuarter(){
      if(state==HAS_QUARTER){
      //每個狀態對應的行為
      ......
      }else if(state==SOLD_OUT){
      ......
      }else if(state ==SOLD){
      ......
      }else if(state==NO_QUARTER){
      state=HAS_QUARTER;//狀態轉換
      ......
      }
      }
      初步代碼
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      class GumballMachine{
      final static int SOLD_OUT=0;
      final static int NO_QUARTER=1;
      final static int HAS_QUARTER=2;
      final static int SOLD=3;
      int state =SOLD_OUT;
      int count =0;//存儲糖果數量
      public? GumballMachine(int count){
      this.count=count;
      if(count>0){
      state=NO_QUARTER;
      }
      }
      //當有25分錢投入，就會執行這個方法
      public void insertQuarter(){
      if(state==HAS_QUARTER){
      System.out.println("如果已投入過25分錢，我們就告訴顧客");
      }else if(state==NO_QUARTER){
      state=HAS_QUARTER;
      System.out.println("如果是在“沒有25分錢”的狀態下，我們就接收25分錢，" +"并將狀態轉換到“有25分錢”的狀態");
      }else if(state ==SOLD_OUT){
      System.out.println("如果糖果已經售罄，我們就拒絕收錢");
      }else if(state==SOLD){
      System.out.println("如果顧客剛才買了糖果，就需要稍等一下，好讓狀態轉換完畢。" +"恢復到“沒有25分錢”的狀態");
      state=NO_QUARTER;
      }
      }
      //如果顧客試著退回25分錢就執行這個方法
      public void ejectQuarter(){
      if(state==HAS_QUARTER){
      System.out.println("如果有25分錢，我們就把錢退出來，回到“沒有25分錢”的狀態");
      state=NO_QUARTER;
      }else if(state==NO_QUARTER){
      System.out.println("如果沒有25分錢的話，當然不能退出25分錢");
      }else if(state ==SOLD){
      System.out.println("顧客已經轉動曲柄就不能再退錢了，他已經拿到糖果了");
      }else if(state==SOLD_OUT){
      System.out.println("如果糖果售罄，就不能接受25分錢，當然也不可能退錢");
      }
      }
      //顧客試著轉動曲柄
      public void turnCrank(){
      if(state==SOLD){
      System.out.println("別想騙過機器拿兩次糖果");
      }else if(state==NO_QUARTER){
      System.out.println("我們需要先投入25分錢");
      }else if(state ==SOLD_OUT){
      System.out.println("我們不能給糖果，已經沒有任何糖果了");
      }else if(state==HAS_QUARTER){
      System.out.println("成功，他們拿到糖果了，" +"改變狀態到“售出糖果”然后調用機器的disoense()方法");
      state=SOLD;
      dispense();
      }
      }
      //調用此方法，發放糖果
      public void dispense(){
      if(state==SOLD){
      System.out.println("我們正在“出售糖果”狀態，給他們糖果");
      count=count-1;
      /*
      我們在這里處理“糖果售罄”的情況，如果這是最后一個糖果，將機器的狀態設置到“糖果售罄”否則就回到“沒有25分錢”的狀態
      */
      if(count==0){
      System.out.println();
      state=SOLD_OUT;
      }else{
      state=NO_QUARTER;
      }
      }else if(state==SOLD_OUT){
      System.out.println("這些都不應該發生，但是如果做了，就得到錯誤提示");
      }else if(state ==HAS_QUARTER){
      System.out.println("這些都不應該發生，但是如果做了，就得到錯誤提示");
      }else if(state==NO_QUARTER){
      System.out.println("這些都不應該發生，但是如果做了，就得到錯誤提示");
      }
      }
      }
      盡管程序完美運行，但還是躲不掉需求變更的命運
      現在糖果公司要求：當曲柄被轉動時，有10%的幾率掉下來的是兩個糖果。（氪金扭蛋）
      再回看一下我們的初步代碼，想要實現新的需求將會變得非常麻煩：
      必須新增一個中獎的“贏家”狀態。
      必須在每一個方法添加新的判斷條件來處理“贏家”狀態。
      轉動把手的方法中還需要檢查目前狀態是否是“贏家”再決定切換到“贏家”狀態行為還是正常出售行為。
      在現有代碼基礎上做增加將會很麻煩，也不利與以后的維護，擴展性差。
      回顧一下第一章的策略模式中的設計原則：
      找出應用中可能需要變化之處，把他們獨立出來
      將狀態獨立出來，封裝成一個類，都實現State接口，類圖如下：
      新的設計想法如下：
      首先，我們定義一個State接口，在這個接口內，糖果機的每個動作都有一個對應的方法
      然后為機器的每個狀態實現狀態類，這些類將負責在對應的狀態下進行機器的行為
      最后，我們要擺脫舊的條件代碼，取而代之的方式是，將動作委托到狀態類
      代碼
      定義一個State接口
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      public interface State {
      public void insertQuarter();//投幣
      public void ejectQuarter();//退幣
      public void turnCrank();//轉動出貨把手
      public void dispense();//出售
      }
      為機器的每個狀態實現狀態類：
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      //未投幣狀態
      public class NoQuarterState?implements State {
      GumballMachine gumballMachine;
      public NoQuarterState(GumballMachine gumballMachine) {
      this.gumballMachine=gumballMachine;
      }
      public void insertQuarter() {
      System.out.println("你投入一枚硬幣");
      gumballMachine.setState(gumballMachine.getHasQuarterState());//狀態轉換為已投幣狀態
      }
      public void ejectQuarter() {
      System.out.println("你未投幣，無法退錢");
      }
      public void turnCrank() {
      System.out.println("未投幣，請先投幣");
      }
      public void dispense() {
      System.out.println("請先投幣");
      }
      }
      //已投幣狀態
      public class HasQuarterState?implements State {
      Random randomWinner=new Random(System.currentTimeMillis());
      GumballMachine gumballMachine;
      public HasQuarterState(GumballMachine gumballMachine) {
      this.gumballMachine=gumballMachine;
      }
      public void insertQuarter() {
      System.out.println("已投幣，無法再接收投幣");
      }
      public void ejectQuarter() {
      System.out.println("已退幣");
      gumballMachine.setState(gumballMachine.getNoQuarterState());
      }
      public void turnCrank() {
      System.out.println("已轉動把手，糖果出售中。。。。");
      int winner=randomWinner.nextInt(10);//隨機數生成，用以標記“贏家”狀態
      if((winner==0)&&(gumballMachine.getCount()>1))
      gumballMachine.setState(gumballMachine.getWinnerState());
      else
      gumballMachine.setState(gumballMachine.getSoldState());
      }
      public void dispense() {
      System.out.println("機器中已經沒有糖果可以出售了！");
      }
      }
      //出售狀態
      public class SoldState?implements State {
      GumballMachine gumballMachine;
      public SoldState(GumballMachine gumballMachine) {
      this.gumballMachine=gumballMachine;
      }
      public void insertQuarter() {
      System.out.println("請等候，正在初始化機器中");
      }
      public void ejectQuarter() {
      System.out.println("抱歉，您已轉動把手獲得了糖果,無法退幣");
      }
      public void turnCrank() {
      System.out.println("您重復轉動把手，無法再獲取更多糖果");
      }
      public void dispense() {
      gumballMachine.releaseBall();//出貨，糖果-1
      if(gumballMachine.getCount()>0)
      gumballMachine.setState(gumballMachine.getNoQuarterState());
      else {
      System.out.println("糖果已售完");
      gumballMachine.setState(gumballMachine.getSoldOutState());
      《Head First 設計模式》第十章-狀態模式 狀態模式（headcount）
      }
      }
      }
      //售罄狀態
      public class SoldOutState?implements State {
      GumballMachine gumballMachine;
      public SoldOutState(GumballMachine gumballMachine) {
      this.gumballMachine=gumballMachine;
      }
      public void insertQuarter() {
      System.out.println("此機器的糖果已售完，不接收投幣");
      }
      public void ejectQuarter() {
      System.out.println("未投幣，退幣失敗");
      }
      public void turnCrank() {
      System.out.println("糖果已售完，轉動把手也不會有糖果出來的");
      }
      public void dispense() {
      System.out.println("機器中已無糖果");
      }
      }
      //贏家狀態
      public class WinnerState?implements State {
      GumballMachine gumballMachine;
      public WinnerState(GumballMachine gumballMachine) {
      this.gumballMachine=gumballMachine;
      }
      public void insertQuarter() {
      System.out.println("請等候，正在初始化機器中");
      }
      public void ejectQuarter() {
      System.out.println("抱歉，您已轉動把手獲得了糖果");
      }
      public void turnCrank() {
      System.out.println("您重復轉動把手，無法再獲取更多糖果");
      }
      public void dispense() {
      System.out.println("恭喜你成為幸運兒，你將額外獲得一個免費糖果");
      gumballMachine.releaseBall();//出貨，糖果-1
      if(gumballMachine.getCount()==0)
      gumballMachine.setState(gumballMachine.getSoldOutState());
      else {
      gumballMachine.releaseBall();
      if(gumballMachine.getCount()>0)
      gumballMachine.setState(gumballMachine.getNoQuarterState());
      else {
      System.out.println("糖果已售完");
      gumballMachine.setState(gumballMachine.getSoldOutState());
      }
      }
      }
      }
      糖果機類：
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      public class GumballMachine {
      State soldOutState;
      State noQuarterState;
      State hasQuarterState;
      State soldState;
      State winnerState;
      State state=soldOutState;
      int count=0;
      public GumballMachine(int numberGumballs) {//初始化
      soldOutState=new SoldOutState(this);
      noQuarterState=new NoQuarterState(this);
      hasQuarterState=new HasQuarterState(this);
      soldState=new SoldState(this);
      winnerState=new WinnerState(this);
      this.count=numberGumballs;
      if(numberGumballs>0)
      state=noQuarterState;//先判斷條件再改變狀態
      }
      //將動作委托到狀態類
      public void insterQuarter() {
      state.insertQuarter();
      }
      public void ejectQuarter() {
      state.ejectQuarter();
      }
      public void turnCrank() {
      state.turnCrank();
      state.dispense();
      }
      //獲取當前狀態
      public State getHasQuarterState() {
      return hasQuarterState;
      }
      //改變狀態
      public void setState(State state) {
      this.state=state;
      }
      public void releaseBall() {
      System.out.println("糖果從出口售出");
      if(count!=0)
      count-=1;
      }
      public State getSoldOutState() {
      return soldOutState;
      }
      public State getNoQuarterState() {
      return noQuarterState;
      }
      public State getSoldState() {
      return soldState;
      }
      //獲取糖果機中糖果數量
      public int getCount() {
      return count;
      }
      public State getWinnerState() {
      return winnerState;
      }
      public String toString() {
      // TODO 自動生成的方法存根
      String s="剩余糖果："+count;
      return s;
      }
      }
      以上就是用狀態模式實現的，仔細觀察你會發現狀態模式其實和策略模式很像，來看看狀態模式的類圖：
      狀態模式的類圖其實和策略模式完全一樣！
      狀態模式與策略模式
      這兩個模式的差別在于它們的“意圖”
      以狀態模式而言，我們將一群行為封裝在狀態對象中，context的行為隨時可委托到那些狀態對象中的一個，隨著時間而流逝，當前狀態在狀態對象集合中游走改變，以反映出context內部的狀態，因此，context的行為也會跟著改變，但是context的客戶對于狀態對象了解不多，甚至根本是渾然不覺。
      以策略模式而言，客戶通常主動指定Context所要組合的策略對象時哪一個。現在，固然策略模式讓我們具有彈性，能夠在運行時改變策略，但對于某個context對象來說，通常都只有一個最適當的策略對象。
      一般的，我們把策略模式想成是除了繼承之外的一種彈性替代方案，如果你使用繼承定義了一個類的行為，你將被這個行為困住，是指要修改它都很難，有了策略模式，你可以通過組合不同的對象來改變行為。
      我們把狀態模式想成是不用在context中放置許多條件判斷的替代方案，通過將行為包裝進狀態對象中，你可以通過在context內簡單地改變狀態對象來改變context的行為。
      模式區分
      狀態模式：封裝基于狀態的行為，并將行為委托到當前狀態
      策略模式：將可以互換的行為封裝起來。然后使用委托的方法，覺得使用哪一個行為
      模板方法模式：由子類決定如何實現算法中的某些步驟
      要點
      （1）狀態模式允許一個對象基于內部狀態而擁有不同的行為。
      （2）和程序狀態機（PSM）不同，狀態模式用類來表示狀態。
      （3）Context會將行為委托給當前狀態對象。
      （4）通過將每一個狀態封裝進一個類，我們把以后需要做的任何改變局部化了。
      （5）狀態模式和策略模式有相同的類圖，但是他們的意圖不同。
      （6）策略模式通常會用行為或算法配置Context類。
      （7）狀態模式允許Context隨著狀態的改變而改變行為。
      （8）狀態轉換可以有State類或Context類控制。
      （9）使用狀態模式通常會導致設計中類的數目大量增加。
      （10）狀態欄可以被多個Context實例共享。
      
版權聲明：本文內容由網絡用戶投稿，版權歸原作者所有，本站不擁有其著作權，亦不承擔相應法律責任。如果您發現本站中有涉嫌抄襲或描述失實的內容，請聯系我們jiasou666@gmail.com 處理，核實后本網站將在24小時內刪除侵權內容。

      
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