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状态模式

author iconJava陈序员原创💡calendar icon2022年7月29日category icon
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状态模式

1.1 应用实例

1.1.1 业务需求

请编写程序完成APP抽奖活动具体要求如下:

  1. 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%

  2. 奖品数量固定，抽完就不能抽奖

  3. 活动有四个状态: 可以抽奖、不能抽奖、发放奖品和奖品领完

  4. 活动的四个状态转换关系图

    image-20220729105353884

1.2 状态模式

1.2.1 基本介绍

  1. 状态模式（State Pattern）：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。
  2. 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。

1.2.2 原理类图

image-20220729151331754

对原理类图的说明-即(状态模式的角色及职责)

  1. Context 类为环境角色，用于维护 State 实例，这个实例定义当前状态。
  2. State 是抽象状态角色，定义一个接口封装与 Context 的一个特点接口相关行为。
  3. ConcreteState 具体的状态角色，每个子类实现一个与Context 的一个状态相关行为。

1.2.3 代码实现

  1. 思路分析和图解(类图)

    • 定义出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

  2. 代码实现

    public interface State {

    /**
     * 扣除积分
     */
    public void deductPoints();

    /**
     * 是否中奖
     * @return
     */
    public boolean isDraw();

    /**
     * 发放奖品
     */
    public void dispensePrize();
}

    public class LotteryActivity {

    /**
     * 状态
     */
    private State state;

    // 不能抽奖状态
    ReadyState readyState = new ReadyState(this);
    // 可以抽奖状态
    LotteryState lotteryState = new LotteryState(this);
    // 发放奖品状态
    DispenseState dispenseState = new DispenseState(this);
    // 奖品领完状态
    FinishState finishState = new FinishState(this);

    /**
     * 商品数量
     */
    private int count;

    /**
     * 构造器
     * 1.初始化当前状态为 准备抽奖
     * 2.传入奖品数量
     * @param count
     */
    public LotteryActivity(int count) {
        state = new ReadyState(this);
        this.count = count;
    }

    /**
     * 扣除积分
     */
    public void deductPoints() {
        state.deductPoints();
    }

    /**
     * 抽奖
     */
    public void lottery() {
        if (state.isDraw()) {
            // 中奖就发放奖品
            state.dispensePrize();
        }
    }

    public State getState() {
        return state;
    }

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

    /**
     * 每领取一次奖品，count--
     * @return
     */
    public int getCount() {
        return count;
    }

    public void setCount(int count) {
        this.count = count;
    }

    public ReadyState getReadyState() {
        return readyState;
    }

    public void setReadyState(ReadyState readyState) {
        this.readyState = readyState;
    }

    public LotteryState getLotteryState() {
        return lotteryState;
    }

    public void setLotteryState(LotteryState lotteryState) {
        this.lotteryState = lotteryState;
    }

    public DispenseState getDispenseState() {
        return dispenseState;
    }

    public void setDispenseState(DispenseState dispenseState) {
        this.dispenseState = dispenseState;
    }

    public FinishState getFinishState() {
        return finishState;
    }

    public void setFinishState(FinishState finishState) {
        this.finishState = finishState;
    }
}

    public class ReadyState implements State{

    private LotteryActivity lotteryActivity;

    public ReadyState(LotteryActivity lotteryActivity) {
        this.lotteryActivity = lotteryActivity;
    }

    @Override
    public void deductPoints() {
        System.out.println("扣除 50 积分，可以开始抽奖... ");
        lotteryActivity.setState(lotteryActivity.getLotteryState());
    }

    @Override
    public boolean isDraw() {
        System.out.println("还未抽奖... ");
        return false;
    }

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

    public class LotteryState implements State{

    private LotteryActivity lotteryActivity;

    public LotteryState(LotteryActivity lotteryActivity) {
        this.lotteryActivity = lotteryActivity;
    }

    @Override
    public void deductPoints() {
        System.out.println("已经扣除积分，开始抽奖... ");
    }

    @Override
    public boolean isDraw() {
        System.out.println("正在抽奖，请稍等... ");
        Random random = new Random();
        int num = random.nextInt(1);
        if (num == 0) {
            lotteryActivity.setState(lotteryActivity.getDispenseState());
            return true;
        } else {
            System.out.println("很遗憾没有抽中奖品... ");
            lotteryActivity.setState(lotteryActivity.getReadyState());
            return false;
        }
    }

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

    public class DispenseState implements State{

    private LotteryActivity lotteryActivity;

    public DispenseState(LotteryActivity lotteryActivity) {
        this.lotteryActivity = lotteryActivity;
    }

    @Override
    public void deductPoints() {
        System.out.println("扣除 50 积分，可以开始抽奖... ");
    }

    @Override
    public boolean isDraw() {
        System.out.println("已抽奖... ");
        return false;
    }

    @Override
    public void dispensePrize() {
        if (lotteryActivity.getCount() > 0) {
            System.out.println("还有奖品，恭喜中奖... ");
            lotteryActivity.setState(lotteryActivity.getReadyState());
            // 发放奖品后，奖品数扣减
            lotteryActivity.setCount(lotteryActivity.getCount() - 1);
        } else {
            System.out.println("很遗憾，没有奖品了... ");
            lotteryActivity.setState(lotteryActivity.getFinishState());
        }
    }
}

    public class FinishState implements State {

    private LotteryActivity lotteryActivity;

    public FinishState(LotteryActivity lotteryActivity) {
        this.lotteryActivity = lotteryActivity;
    }

    @Override
    public void deductPoints() {
        System.out.println("抽奖活动结束，请下次再参加... ");
    }

    @Override
    public boolean isDraw() {
        return false;
    }

    @Override
    public void dispensePrize() {
    }
}

    public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        LotteryActivity lotteryActivity = new LotteryActivity(1);

        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            System.out.println("----- 第" + (i + 1) + "次抽奖 -----");
            // 参加抽奖
            lotteryActivity.deductPoints();

            // 抽奖
            lotteryActivity.lottery();
        }
        //  输出
        //----- 第1次抽奖 -----
        // 扣除 50 积分，可以开始抽奖...
        // 正在抽奖，请稍等...
        // 还有奖品，恭喜中奖...
        // ----- 第2次抽奖 -----
        // 扣除 50 积分，可以开始抽奖...
        // 正在抽奖，请稍等...
        // 很遗憾，没有奖品了...
        //----- 第3次抽奖 -----
        // 抽奖活动结束，请下次再参加...

    }
}

1.3 状态模式在实际项目-借贷平台 源码剖析

  1. 借贷平台的订单，有审核-发布-抢单 等等 步骤，随着操作的不同，会改变订单的状态, 项目中的这个模块实现就会使用到状态模式

  2. 通常通过if/else判断订单的状态，从而实现不同的逻辑，伪代码如下：

    if (审核) {
    // 审核逻辑
} else if (发布) {
    // 发布逻辑
} else if (接单) {
    // 接单逻辑
}

  3. 使用状态模式完成 借贷平台项目的审核模块 [设计+代码]

    public interface State {
    /**
     * 电审
     */
    void checkEvent(Context context);

    /**
     * 电审失败
     */
    void checkFailEvent(Context context);

    /**
     * 定价发布
     */
    void makePriceEvent(Context context);

    /**
     * 接单
     */
    void acceptOrderEvent(Context context);

    /**
     * 无人接单失效
     */
    void notPeopleAcceptEvent(Context context);

    /**
     * 付款
     */
    void payOrderEvent(Context context);

    /**
     * 接单有人支付失效
     */
    void orderFailureEvent(Context context);

    /**
     * 反馈
     */
    void feedBackEvent(Context context);


    String getCurrentState();

}

    public class AbstractState implements State{

    protected static final RuntimeException EXCEPTION = new RuntimeException("操作流程不允许");

    //抽象类，默认实现了 State 接口的所有方法
    //该类的所有方法，其子类(具体的状态类)，可以有选择的进行重写

    @Override
    public void checkEvent(Context context) {
        throw EXCEPTION;
    }

    @Override
    public void checkFailEvent(Context context) {
        throw EXCEPTION;
    }

    @Override
    public void makePriceEvent(Context context) {
        throw EXCEPTION;
    }

    @Override
    public void acceptOrderEvent(Context context) {
        throw EXCEPTION;
    }

    @Override
    public void notPeopleAcceptEvent(Context context) {
        throw EXCEPTION;
    }

    @Override
    public void payOrderEvent(Context context) {
        throw EXCEPTION;
    }

    @Override
    public void orderFailureEvent(Context context) {
        throw EXCEPTION;
    }

    @Override
    public void feedBackEvent(Context context) {
        throw EXCEPTION;
    }

    @Override
    public String getCurrentState() {
        return null;
    }
}

    public class Context extends AbstractState {

    //当前的状态 state, 根据我们的业务流程处理，不停的变化
    private State state;

    @Override
    public void checkEvent(Context context) {
        state.checkEvent(this);
        getCurrentState();
    }

    @Override
    public void checkFailEvent(Context context) {
        state.checkFailEvent(this);
        getCurrentState();
    }

    @Override
    public void makePriceEvent(Context context) {
        state.makePriceEvent(this);
        getCurrentState();
    }

    @Override
    public void acceptOrderEvent(Context context) {
        state.acceptOrderEvent(this);
        getCurrentState();
    }

    @Override
    public void notPeopleAcceptEvent(Context context) {
        state.notPeopleAcceptEvent(this);
        getCurrentState();
    }

    @Override
    public void payOrderEvent(Context context) {
        state.payOrderEvent(this);
        getCurrentState();
    }

    @Override
    public void orderFailureEvent(Context context) {
        state.orderFailureEvent(this);
        getCurrentState();
    }

    @Override
    public void feedBackEvent(Context context) {
        state.feedBackEvent(this);
        getCurrentState();
    }

    public State getState() {
        return state;
    }

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

    @Override
    public String getCurrentState() {
        System.out.println("当前状态 : " + state.getCurrentState());
        return state.getCurrentState();
    }

}

    public enum StateEnum {

    //订单生成
    GENERATE(1, "GENERATE"),

    //已审核
    REVIEWED(2, "REVIEWED"),

    //已发布
    PUBLISHED(3, "PUBLISHED"),

    //待付款
    NOT_PAY(4, "NOT_PAY"),

    //已付款
    PAID(5, "PAID"),

    //已完结
    FEED_BACKED(6, "FEED_BACKED");

    private int key;
    private String value;

    StateEnum(int key, String value) {
        this.key = key;
        this.value = value;
    }

    public int getKey() {
        return key;
    }

    public String getValue() {
        return value;
    }
}

    public class AllState {
}

//各种具体状态类
class FeedBackState extends AbstractState {

    @Override
    public String getCurrentState() {
        return StateEnum.FEED_BACKED.getValue();
    }
}

class GenerateState extends AbstractState {

    @Override
    public void checkEvent(Context context) {
        context.setState(new ReviewState());
    }

    @Override
    public void checkFailEvent(Context context) {
        context.setState(new FeedBackState());
    }

    @Override
    public String getCurrentState() {
        return StateEnum.GENERATE.getValue();
    }
}

class NotPayState extends AbstractState {

    @Override
    public void payOrderEvent(Context context) {
        context.setState(new PaidState());
    }

    @Override
    public void feedBackEvent(Context context) {
        context.setState(new FeedBackState());
    }

    @Override
    public String getCurrentState() {
        return StateEnum.NOT_PAY.getValue();
    }
}

class PaidState extends AbstractState {

    @Override
    public void feedBackEvent(Context context) {
        context.setState(new FeedBackState());
    }

    @Override
    public String getCurrentState() {
        return StateEnum.PAID.getValue();
    }
}

class PublishState extends AbstractState {

    @Override
    public void acceptOrderEvent(Context context) {
        //把当前状态设置为  NotPayState。。。
        //至于应该变成哪个状态，有流程图来决定
        context.setState(new NotPayState());
    }

    @Override
    public void notPeopleAcceptEvent(Context context) {
        context.setState(new FeedBackState());
    }

    @Override
    public String getCurrentState() {
        return StateEnum.PUBLISHED.getValue();
    }
}

class ReviewState extends AbstractState {

    @Override
    public void makePriceEvent(Context context) {
        context.setState(new PublishState());
    }

    @Override
    public String getCurrentState() {
        return StateEnum.REVIEWED.getValue();
    }

}

1.4 状态模式的注意事项和细节

  1. 代码有很强的可读性，状态模式将每个状态的行为封装到对应的一个类中。
  2. 方便维护，将容易产生问题的 if-else 语句删除了，如果把每个状态的行为都放到一个类中，每次调用方法时都要判断当前是什么状态，不但会产出很多 if-else语句，而且容易出错。
  3. 符合“开闭原则”，容易增删状态。
  4. 会产生很多类，每个状态都要一个对应的类，当状态过多时会产生很多类，加大维护难度。
  5. 应用场景：当一个事件或者对象有很多种状态，状态之间会相互转换，对不同的状态要求有不同的行为的时候，可以考虑使用状态模式。
没有最好，只有更好！
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