设计模式之状态模式（一）

  • 2019 年 12 月 26 日
  • 筆記

我原本以为在对乡村的一切事物都很容易，但是每次我一回头就有更多变更的请求纷至沓来。我快崩溃了！—-当小编读到这段话的时候，甚是感慨，设计模式的世界真的不是那么容易弄懂的，好在我还在学习。

基本常识：策略模式和状态模式是双胞胎，在出生时才分开。策略模式是围绕可以互换的算法来创建成功业务的。然而，状态走的是更崇高的路，它通过改变对象内部的状态来帮助对象控制自己的行为。

我们先来看下对象村的大家，这次又想出了什么。他们发现只要在糖果机里装上CPU，就可以增加销量、通过网络监测库存，并且能准确地得知客户的满意度。所有，就有了下面的这个设想：

状态机101

我们如何从状态图得到真正的代码呢？下面是一个实现状态机的简单介绍

  1. 首先，找出所有的状态：

我们有：没有25分钱、有25分钱、糖果售罄、售出糖果四个状态

  1. 接下来，创建一个实例变量来持有目前的状态，然后定义每个状态的值:
    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;
  1. 现在，我们将所有系统中可以发生的动作整合起来：

投入25分钱、退回25分钱、转动曲柄、发放糖果

  1. 现在，我们创建一个类，它的作用就像是一个状态机。对每一个动作，我们都创建了一个对应的方法，这些方法利用条件语句来决定在每个状态内什么行为是恰当的。比如对“投入25分钱”这个动作来说，我们可以把对应方法写成下面的样子:
public void insertQuarter() {      if (state == HAS_QUARTER) {          System.out.println("You can't insert another quarter");      } else if (state == NO_QUARTER) {          state = HAS_QUARTER;          System.out.println("You inserted a quarter");      } else if (state == SOLD_OUT) {          System.out.println("You can't insert a quarter, the machine is old out");      } else if (state == SOLD) {          System.out.println("Please wait, we're already giving you a gumball");      }  }

写下代码

现在我们来实现糖果机。我们知道要利用实例变量持有当前的状态，然后需要处理所有可能发生的动作、行为和状态的转换。我们需要实现的动过包括：投入25分钱、退回25分钱、转动曲柄和发放糖果；也要检查糖果是否售罄。

public 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;        public GumballMachine(int count) {          this.count = count;          if (count > 0) {              state = NO_QUARTER;          }      }      // 当有25分钱投进来，就会执行这里      public void insertQuarter() {          if (state == HAS_QUARTER) {              System.out.println("You can't insert another quarter");          } else if (state == NO_QUARTER) {              state = HAS_QUARTER;              System.out.println("You inserted a quarter");          } else if (state == SOLD_OUT) {              System.out.println("You can't insert a quarter, the machine is sold out");          } else if (state == SOLD) {              System.out.println("Please wait, we're already giving you a gumball");          }      }        // 现在，如果顾客试着退回25分钱      public void ejectQuarter() {          if (state == HAS_QUARTER) {              System.out.println("Quarter returned");              state = NO_QUARTER;          } else if (state == NO_QUARTER) {              System.out.println("You haven't inserted a quarter");          } else if (state == SOLD) {              System.out.println("Sorry, you already turned the crank");          } else if (state == SOLD_OUT) {              System.out.println("You can't eject, you haven't inserted a quarter yet");          }      }        // 顾客试着转动曲柄      public void turnCrank() {          if (state == SOLD) {              System.out.println("Turning twice doesn't get you another gumball!");          } else if (state == NO_QUARTER) {              System.out.println("You turned but there's no quarter");          } else if (state == SOLD_OUT) {              System.out.println("You turned, but there are no gumballs");          } else if (state == HAS_QUARTER) {              System.out.println("You turned...");              state = SOLD;              dispense();          }      }        // 调用此方法，发放糖果      private void dispense() {          if (state == SOLD) {              System.out.println("A gumball comes rolling out the slot");              count = count - 1;              if (count == 0) {                  System.out.println("Oops, out of gumballs!");                  state = SOLD_OUT;              } else {                  state = NO_QUARTER;              }          } else if (state == NO_QUARTER) {              System.out.println("You need to pay first");          } else if (state == SOLD_OUT) {              System.out.println("No gumball dispensed");          } else if (state == HAS_QUARTER) {              System.out.println("No gumball dispensed");          }      }        public void refill(int numGumBalls) {          this.count = numGumBalls;          state = NO_QUARTER;      }        public String toString() {          StringBuffer result = new StringBuffer();          result.append("nMighty Gumball, Inc.");          result.append("nJava-enabled Standing Gumball Model #2004n");          result.append("Inventory: " + count + " gumball");          if (count != 1) {              result.append("s");          }          result.append("nMachine is ");          if (state == SOLD_OUT) {              result.append("sold out");          } else if (state == NO_QUARTER) {              result.append("waiting for quarter");          } else if (state == HAS_QUARTER) {              result.append("waiting for turn of crank");          } else if (state == SOLD) {              result.append("delivering a gumball");          }          result.append("n");          return result.toString();      }  }

现在，让我们进入一个小小的内部测试，看下是否符合了要求。

public class WinnerState implements State {      GumballMachine gumballMachine;        public WinnerState(GumballMachine gumballMachine) {          this.gumballMachine = gumballMachine;      }        public void insertQuarter() {          System.out.println("Please wait, we're already giving you a Gumball");      }        public void ejectQuarter() {          System.out.println("Please wait, we're already giving you a Gumball");      }        public void turnCrank() {          System.out.println("Turning again doesn't get you another gumball!");      }        public void dispense() {          gumballMachine.releaseBall();          if (gumballMachine.getCount() == 0) {              gumballMachine.setState(gumballMachine.getSoldOutState());          } else {              gumballMachine.releaseBall();              System.out.println("YOU'RE A WINNER! You got two gumballs for your quarter");              if (gumballMachine.getCount() > 0) {                  gumballMachine.setState(gumballMachine.getNoQuarterState());              } else {                  System.out.println("Oops, out of gumballs!");                  gumballMachine.setState(gumballMachine.getSoldOutState());              }          }      }        public void refill() { }        public String toString() {          return "despensing two gumballs for your quarter, because YOU'RE A WINNER!";      }  }

运行结果比较长，在这里就不进行打印啦，需要的朋友请自行根据代码进行执行。

变更需求来了，需要新设计

现在，客户要求当曲柄转动时，有10%的几率掉下来的是两颗糖果（多送你一颗），那你应该怎么做呢？

我们的计划是这样的：不要维护我们现有的代码，我们重写它以便于将状态对象封装在各自的类中，然后在动作发生时委托给当前状态。所以，我们要做的事情就是：

  1. 首先，我们定义一个State接口。在这个接口中，糖果机的每个动作都有一个对应的方法
  2. 然后为机器中的每个状态实现状态类。这些将负责在对应的状态下进行机器的行为
  3. 最后，我们要摆脱旧的条件代码，取而代之的方式是，将动作委托到状态类

你将会看到，我们不仅遵守了设计原则，实际上我们还实现了状态模式。接下来，我们定义状态接口和类，如下：

好了，到现在为止，我们下一步肯定是要去实现怎么改造了，对吧。在这里呢，给大家先留着，先去思考思考，如何进行改造。思路有了，类图有了，就看你怎么想啦。我们下一次揭晓。

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