在Java中应用State设计模式

用State模式改造

　　 Door1类的代码比较复杂，整个类到处都用到了状态变量。如果要比较图1的状态机和Door1类的各个状态变换方法，将是非常困难的，click()方法尤其如此。那么，怎样在这个例子中应用State模式呢？首先要把传送门的各种状态分别定义成类，如图3所示。图3能够更好地与图1的状态机对应。更改后的类设计中，Door2包含了状态机的上下文信息。所谓上下文信息，就是描述环境和一系列其它对象相关的信息。就本例而言，State利用一个上下文对象记录了传送门的当前状态是DoorState类的哪一个实例。

　　 图3 传送门各个状态 字串6

　　 DoorState类的构造函数要求提供一个Door2对象，DoorState的子类利用该对象传达状态变更信息。在这种设计方案中，DoorState的子类通过一个Door2类型的属性绑定到特定的传送门（Door2）对象，因而要求一个DoorState对象只被一个Door2对象引用。同时Door类要把它的状态信息定义成局部变量，代码如下：

　　 public class Door2 extends Observable {
　　　　 public final DoorState CLOSED　 = new DoorClosed(this);
　　　　 // 按照类似方式定义DoorState类型的
　　　　 // OPENING、OPEN、CLOSING、STAYOPEN对象(略)
　　　　 private DoorState state = CLOSED;
　　　　 // ...
　　 }
　　 DoorState类是一个抽象类，由子类实现其click()方法。在状态机中，每一个状态均有相应的“按下按钮”操作。修改后的设计中每一个描述状态的类也有一个click()方法，两者是一致的。DoorState类处理了其它可能的变换，所以DoorState的子类可以忽略无关的事件，代码如下：

　　 public abstract class DoorState { 字串8
　　　　 protected Door2 door;
　　　　 public DoorState(Door2 door) {
　　　　　　 this.door = door;
　　　　 }
　　　　 public abstract void click();
　　　　 public String status() {
　　　　　　 String s = getClass().getName();
　　　　　　 return s.substring(s.lastIndexOf('.') + 1);
　　　　 }
　　　 public void complete() { }
　　　 public void timeout() { }
　　 }
　　 由上可以看到，现在的status()方法要比修改设计方案之前的status()方法简单多了。新status()方法返回的结果与修改前版本的结果略有不同，它的状态信息从类的名称获得。如果要返回修改设计方案之前的信息，只需把这些状态信息分别记录到DoorState的各个子类中，然后在这个status()方法中直接提取即可。

　　 新的设计方案中，传送门对象（Door2）从传送带接收状态改变信息的这一角色仍未改变。但现在Door2对象只需把这些状态改变信息直接传递给当前的状态对象就可以了，代码如下： 字串2

　　 public class Door2 extends Observable {
　　　　 // ... 声明变量
　　　　 protected void setState(DoorState state) {
　　　　　　 this.state = state;
　　　　　　 setChanged();
　　　　　　 notifyObservers();
　　　　 }
　　　　 public void click() {
　　　　　　 state.click();
　　　　 }
　　　　 // complete()、status()、timeout()都直接
　　　　 // 调用state的相应方法即可(略)
　　 }
　　 这里的click()、complete()、status()和timeout()方法体现了Java类多态性的应用。所有这些方法都起着判断和选择动作的作用，即是虽然每一个方法的代码是不含if判断逻辑的，但实际运行时被调用的状态对象却不断变化。在调用click()时会发生哪些事情呢？按照多态性规则，答案依赖于当时传送门的状态。修改后的代码有效地担负起了根据状态执行不同动作的任务，但由于利用了多态性，它变得更加简单了。

　　 Door2类中的setState()方法现在由DoorState的子类调用。这些DoorState的子类与图1状态机中的相应实体很相似，例如，状态机中Open状态包含Timeout和Click，DoorOpen类则包含两个对应的方法timeout()和click()。DoorOpen类的代码如下：

　　 public class DoorOpen extends DoorState {
　　　　 public DoorOpen(Door2 door) {
　　　　　　 super(door);
　　　　 }
　　　　 public void click() {
　　　　　　 door.setState(door.STAYOPEN);
　　　　 }
　　　　 public void timeout() {
　　　　　　 door.setState(door.CLOSING);
　　　　 }
　　 }
　　 从上面可以看到，利用State设计模式之后，代码变得更简单了。不过，细心的读者或许已经注意到，Door2类用到的“常量”实际上是变量，这给人一种不规范的感觉。假设现在要把这些状态常量移到_DoorConstant接口，这就需要从DoorState类消除Door2实例变量。修改办法是：重新定义DoorState类中的click()、complete()和timeout()变换方法，把一个Door2对象以参数的形式传递给它们。按照这种设计方法，Door2对象调用状态变换方法，例如click()时，将采用state.click(this)的形式。