狀態模式(state pattern)
阿新 • • 發佈：2020-11-22
`begin 2020年11月14日20:19:59`
## 狀態模式(state pattern)
#### 引子
鐵扇公主：以前陪我看月亮的時候，叫人家小甜甜，現在新人勝舊人了，叫人家牛夫人！
#### 定義
Allow an object to alter its behavior when its internal state changes.The object will appear to change its class.
當一個物件的內在狀態改變時允許改變其行為，這個物件看起來像是改變了其類。 ——《設計模式：可複用面向物件軟體的基礎》
狀態模式是一個行為型設計模式。
#### 概述
狀態模式的概念和有限狀態機（finite-state machine）相似。有限狀態機：表示有限個狀態以及在這些狀態之間的轉移和動作等行為的數學計算模型。
如TCP連線幾個固定的狀態（部分狀態省略）：Established，Listening，Closed。
Closed表示初始狀態；Listening表示伺服器端的某個SOCKET處於監聽狀態，可以接受連線；Established表示連線已經建立了。
TCP也有幾個固定的行為（部分行為省略）：open，close，synchronize，acknowledge。
open表示開啟連線，close表示關閉連線，synchronize表示同步，acknowledge表示確認。
每個行為根據當前狀態的不一樣，行為表現也是不一樣的，有的是有效行為，有的是無效行為。如果當前狀態是closed狀態，open為有效行為，其他為無效行為。如果當前狀態是Listening狀態，synchronize，acknowledge為有效行為，其他為無效行為。如果當前狀態為established狀態，synchronize，acknowledge，close為有效行為，其他為無效行為。
如果我現在有TCPConnection類，接收請求後需要表現什麼行為，那麼可能是著這樣子：
``` java
public class TCPConnection {
private String state;
void open() {
switch (state) {
case "closed":
// open建立連線
state = "established";
break;
case "established":
case "listening":
// 無效行為
break;
}
}
void close() {
switch (state) {
case "closed":
// 無效行為
break;
case "established":
case "listening":
// close關閉連線
break;
}
}
// ...（省略）
}
```
狀態模式將狀態抽象出來，封裝狀態相對應的操作，當狀態轉換時，操作也跟著轉換。每個具體狀態只需要一個，具體狀態類提供
``` java
// TCP連線
public class TCPConnectionUseStatePattern {
private TCPState tcpState;
private ClosedState closedState;
private EstablishedState establishedState;
TCPConnectionUseStatePattern() {
closedState = new ClosedState();
establishedState = new EstablishedState();
tcpState = closedState;
}
void open() {
tcpState.open(this);
}
void close() {
tcpState.close(this);
}
void changeState(TCPState tcpState) {
this.tcpState = tcpState;
}
public ClosedState getClosedState() {
return closedState;
}
public EstablishedState getEstablishedState() {
return establishedState;
}
}
// TCP狀態
public interface TCPState {
void open(TCPConnectionUseStatePattern tcpConnectionUseStatePattern);
void close(TCPConnectionUseStatePattern tcpConnectionUseStatePattern);
// ...（省略）
}
// 關閉狀態
public class ClosedState implements TCPState {
@Override
public void open(TCPConnectionUseStatePattern tcpConnectionUseStatePattern) {
System.out.println("建立連線");
System.out.println("更新狀態");
tcpConnectionUseStatePattern.changeState(tcpConnectionUseStatePattern.getEstablishedState());
}
@Override
public void close(TCPConnectionUseStatePattern tcpConnectionUseStatePattern) {
System.out.println("已關閉，無需重複關閉");
}
}
// 已連線狀態
public class EstablishedState implements TCPState {
@Override
public void open(TCPConnectionUseStatePattern tcpConnectionUseStatePattern) {
System.out.println("已連線，無需重複連線");
}
@Override
public void close(TCPConnectionUseStatePattern tcpConnectionUseStatePattern) {
System.out.println("關閉連線");
System.out.println("更新狀態");
tcpConnectionUseStatePattern.changeState(tcpConnectionUseStatePattern.getClosedState());
}
}
```
#### 圖示
狀態模式結構圖：
#### 角色
上下文角色（Context）