Java设计模式——状态模式【State Pattern】

一、引言

23种设计模式大概分为三大类：

5种（创建型模式）：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、原型模式、建造者模式。

7种（结构型模式）：适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。

11种（行为型模式）：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代器模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。

行为型又可以通过类与类之间的关系进行划分 :

状态模式基本介绍：

• 状态模式（State Pattern）：它主要用来解决对象在多种状态转换时，需要对外输出不同的行为的问题。状态和行为是一一对应的，状态之间可以相互转换
• 当一个对象的内在状态改变时，允许改变其行为，这个对象看起来像是改变了其类

二、状态模式 1.状态模式原理类图

对原理类图的说明：

• Context 类为环境角色，用于维护 State 实例,这个实例定义当前状态
• State 是抽象的状态角色，定义一个接口封装与 Context 的一个特定接口相关的行为
• ConcreteState 是具体的状态角色，每个子类实现一个与 Context 的一个状态相关的行为

三、具体需求 1.APP抽奖活动

请编写程序完成 APP 抽奖活动 具体要求如下：

• 假如每参加一次这个活动要扣除用户 50 积分，中奖概率是 10%

• 奖品数量固定，抽完就不能抽奖

• 活动有四个状态: 可以抽奖、不能抽奖、发放奖品和奖品领完

• 活动的四个状态转换关系图(下图)(如图：奖品领完就不能再抽奖，因为“奖品领完”的节点没有后续节点)

2. 状态模式方案

思路分析 - 类图

说明：

• 定义一个接口叫状态接口，每个状态都实现它
• 接口有扣除积分方法、抽奖方法、发放奖品方法
• Activity类就相当于Context

具体实现

//状态抽象类 State.java
public abstract class State {
	// 扣除积分 - 50
    public abstract void deductMoney();
    // 是否抽中奖品
    public abstract boolean raffle();
    // 发放奖品
    public abstract  void dispensePrize();
}

// 不能抽奖的状态 NoRaffleState.java
public class NoRaffleState extends State {
	 // 初始化时传入活动引用，扣除积分后改变其状态
    RaffleActivity activity;

    public NoRaffleState(RaffleActivity activity) {
        this.activity = activity;
    }

    // 当前状态可以扣积分, 扣除后(假定扣除操作一定会成功),将状态设置成可以抽奖状态
    @Override
    public void deductMoney() {
        System.out.println("扣除50积分成功，您可以抽奖了");
        activity.setState(activity.getCanRaffleState());
    }

    // 当前状态不能抽奖
    @Override
    public boolean raffle() {
        System.out.println("扣了积分才能抽奖喔！");
        return false;
    }

    // 当前状态不能发奖品
    @Override
    public void dispensePrize() {
        System.out.println("不能发放奖品");
    }
}

//可以抽奖的状态 CanRaffleState.java
public class CanRaffleState extends State {
    RaffleActivity activity;

    public CanRaffleState(RaffleActivity activity) {
        this.activity = activity;
    }

    //已经扣除了积分，不能再扣
    @Override
    public void deductMoney() {
        System.out.println("已经扣取过了积分");
    }

    //可以抽奖, 抽完奖后，根据实际情况，改成新的状态
    @Override
    public boolean raffle() {
        System.out.println("正在抽奖，请稍等！");
        Random r = new Random();
        int num = r.nextInt(10);//随机生成一个0-9之间的数
        // 10%中奖机会
        if(num == 0){
            //中奖了：改变活动状态为发放奖品 context
            activity.setState(activity.getDispenseState());
            return true;
        }else{
            System.out.println("很遗憾没有抽中奖品！");
            // 未抽中：改变状态为不能抽奖
            activity.setState(activity.getNoRafflleState());
            return false;
        }
    }

    // 不能发放奖品
    @Override
    public void dispensePrize() {
        System.out.println("没中奖，不能发放奖品");
    }
}

//发放奖品的状态 DispenseState.java
public class DispenseState extends State {
	 // 初始化时传入活动引用，发放奖品后改变其状态
    RaffleActivity activity;

    public DispenseState(RaffleActivity activity) {
        this.activity = activity;
    }

    @Override
    public void deductMoney() {
        System.out.println("不能扣除积分");
    }

    @Override
    public boolean raffle() {
        System.out.println("不能抽奖");
        return false;
    }

    //发放奖品
    @Override
    public void dispensePrize() {
        if(activity.getCount() > 0){
            System.out.println("恭喜中奖了");
            // 改变状态为不能抽奖
            activity.setState(activity.getNoRafflleState());
        }else{
            System.out.println("很遗憾，奖品发送完了");
            // 改变状态为“奖品领完”, 后面我们就不可以抽奖
            activity.setState(activity.getDispensOutState());
            //System.out.println("抽奖活动结束");
            //System.exit(0);
        }
    }
}

/**
 * 奖品发放完毕的状态
 * 说明，当我们activity 改变成 DispenseOutState， 抽奖活动结束，所有的活动都不能再进行
 * DispenseOutState.java
 */
public class DispenseOutState extends State {
    RaffleActivity activity;// 初始化时传入活动引用

    public DispenseOutState(RaffleActivity activity) {
        this.activity = activity;
    }
    @Override
    public void deductMoney() {
        System.out.println("奖品发送完了，请下次再参加");
    }

    @Override
    public boolean raffle() {
        System.out.println("奖品发送完了，请下次再参加");
        return false;
    }

    @Override
    public void dispensePrize() {
        System.out.println("奖品发送完了，请下次再参加");
    }
}

// 抽奖活动  RaffleActivity.java
public class RaffleActivity {
    State state = null;//state 表示活动当前的状态，该状态是变化的
    int count = 0;    // 奖品数量
    
    // 四个属性，表示四种状态
    State noRafflleState = new NoRaffleState(this);
    State canRaffleState = new CanRaffleState(this);
    
    State dispenseState =  new DispenseState(this);
    State dispensOutState = new DispenseOutState(this);

    //构造器
    //1. 初始化当前的状态为 noRafflleState（即不能抽奖的状态）
    //2. 初始化奖品的数量 
    public RaffleActivity( int count) {
        this.state = getNoRafflleState();
        this.count = count;
    }

    //扣积分, 调用当前状态的 deductMoney
    public void debuctMoney(){
        state.deductMoney();
    }

    //抽奖 
    public void raffle(){
    	// 如果当前的状态是抽奖成功
        if(state.raffle()){
        	//领取奖品
            state.dispensePrize();
        }
    }

    public State getState() { return state; }
    public void setState(State state) { this.state = state; }

    //这里请大家注意，每领取一次奖品，count--
    public int getCount() {
    	int curCount = count; 
    	count--;
        return curCount;
    }
    public void setCount(int count) { this.count = count; }

    public State getNoRafflleState() { return noRafflleState; }
    public void setNoRafflleState(State noRafflleState) {
        this.noRafflleState = noRafflleState;
    }

    public State getCanRaffleState() { return canRaffleState; }
    public void setCanRaffleState(State canRaffleState) {
        this.canRaffleState = canRaffleState;
    }

    public State getDispenseState() { return dispenseState; }
    public void setDispenseState(State dispenseState) {
        this.dispenseState = dispenseState;
    }

    public State getDispensOutState() { return dispensOutState; }
    public void setDispensOutState(State dispensOutState) {
        this.dispensOutState = dispensOutState;
    }
}

//状态模式测试类 ClientTest.java
public class ClientTest {
	public static void main(String[] args) {
		// 创建活动对象，奖品有1个奖品
        RaffleActivity activity = new RaffleActivity(1);

        // 我们连续抽30次奖
        for (int i = 0; i