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設計模式之狀態模式（一）

  • 2019 年 12 月 26 日
  • 筆記

我原本以為在對鄉村的一切事物都很容易，但是每次我一回頭就有更多變更的請求紛至沓來。我快崩潰了！—-當小編讀到這段話的時候，甚是感慨，設計模式的世界真的不是那麼容易弄懂的，好在我還在學習。

基本常識：策略模式和狀態模式是雙胞胎，在出生時才分開。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。

我們先來看下對象村的大家，這次又想出了什麼。他們發現只要在糖果機里裝上CPU，就可以增加銷量、通過網絡監測庫存，並且能準確地得知客戶的滿意度。所有，就有了下面的這個設想：

狀態機101

我們如何從狀態圖得到真正的代碼呢？下面是一個實現狀態機的簡單介紹

  1. 首先，找出所有的狀態：

我們有：沒有25分錢、有25分錢、糖果售罄、售出糖果四個狀態

  1. 接下來，創建一個實例變量來持有目前的狀態，然後定義每個狀態的值:
    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. 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

  1. 現在，我們創建一個類，它的作用就像是一個狀態機。對每一個動作，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麼行為是恰當的。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:
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");      }  }

寫下代碼

現在我們來實現糖果機。我們知道要利用實例變量持有當前的狀態，然後需要處理所有可能發生的動作、行為和狀態的轉換。我們需要實現的動過包括：投入25分錢、退回25分錢、轉動曲柄和發放糖果；也要檢查糖果是否售罄。

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;          }      }      // 當有25分錢投進來，就會執行這裡      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");          }      }        // 現在，如果顧客試着退回25分錢      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");          }      }        // 顧客試着轉動曲柄      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();          }      }        // 調用此方法，發放糖果      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();      }  }

現在，讓我們進入一個小小的內部測試，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!";      }  }

運行結果比較長，在這裡就不進行打印啦，需要的朋友請自行根據代碼進行執行。

變更需求來了，需要新設計

現在，客戶要求當曲柄轉動時，有10%的幾率掉下來的是兩顆糖果（多送你一顆），那你應該怎麼做呢？

我們的計劃是這樣的：不要維護我們現有的代碼，我們重寫它以便於將狀態對象封裝在各自的類中，然後在動作發生時委託給當前狀態。所以，我們要做的事情就是：

  1. 首先，我們定義一個State接口。在這個接口中，糖果機的每個動作都有一個對應的方法
  2. 然後為機器中的每個狀態實現狀態類。這些將負責在對應的狀態下進行機器的行為
  3. 最後，我們要擺脫舊的條件代碼，取而代之的方式是，將動作委託到狀態類

你將會看到，我們不僅遵守了設計原則，實際上我們還實現了狀態模式。接下來，我們定義狀態接口和類，如下：

好了，到現在為止，我們下一步肯定是要去實現怎麼改造了，對吧。在這裡呢，給大家先留着，先去思考思考，如何進行改造。思路有了，類圖有了，就看你怎麼想啦。我們下一次揭曉。

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