如果你的簡歷里出現(xiàn)了"設(shè)計模式"的字樣，那么作為面試官的我?guī)缀醵紩柕揭粋€問題: "狀態(tài)模式與策略模式有哪些區(qū)別"鬓照。很多人一臉懵，我就知道這次愉快的技術(shù)交流無疾而終了孤紧〔蝰桑可能對于很多人來說，策略模式比較熟悉号显，可什么是狀態(tài)模式留储，好多人還是比較迷糊的翼抠。此篇專題咙轩，我們就來聊聊狀態(tài)模式與策略模式获讳。

第一部分 狀態(tài)模式

考慮這樣的一個場景：一個電梯，有四種操作:運(yùn)行活喊、停止丐膝、開門、關(guān)門钾菊。每一種操作成功后帅矗，都對應(yīng)著狀態(tài)的切換。每一種狀態(tài)煞烫，又可以隨著操作浑此，向另一種狀態(tài)切換。但是狀態(tài)與狀態(tài)之間又不是隨意切換的滞详。如下表所示:

• 運(yùn)行狀態(tài)

  • 可以向停止?fàn)顟B(tài)切換
  • 不能再次切換到運(yùn)行狀態(tài)
  • 不能在電梯的運(yùn)行過程中開門
  • 不能在電梯的運(yùn)行過程中關(guān)門 - 因為運(yùn)行的過程中凛俱，電梯的門必然是關(guān)的

• 停止?fàn)顟B(tài)

  • 可以向運(yùn)行狀態(tài)切換
  • 可以向開門狀態(tài)切換
  • 可以向關(guān)門狀態(tài)切換
  • 不能再次切換到停止?fàn)顟B(tài)

• 開門狀態(tài)

  • 可以向關(guān)門狀態(tài)切換
  • 不能再次切換到開門狀態(tài)
  • 不能在開門的狀態(tài)下運(yùn)行
  • 不能在開門的狀態(tài)下停止 - 因為開門狀態(tài)下，電梯的狀態(tài)必然是停止的

• 關(guān)門狀態(tài)

  • 可以向運(yùn)行狀態(tài)切換
  • 可以向開門狀態(tài)切換
  • 不能向停止?fàn)顟B(tài)切換 - 因為在關(guān)門狀態(tài)下料饥，電梯必然是停止的
  • 不能再次切換到關(guān)門狀態(tài)

說得比較復(fù)雜蒲犬，看一個狀態(tài)機(jī)圖

有箭頭的，就是允許岸啡；沒有箭頭的原叮，就不允許

Lift-State.png

1 錯誤示范

if - else真是個害人精，它讓我們在實現(xiàn)功能的時候巡蘸，不必過多地思考奋隶，很多沒有研習(xí)過狀態(tài)模式的同學(xué)也是可以輕松實現(xiàn)的——只不過沒那么優(yōu)美罷了。

• 新建一個枚舉悦荒，列出四種狀態(tài)
• 電梯有4個方法
• 電梯有1種狀態(tài)

Lift-Design.png

• LiftState.java

  package com.futureweaver.enums;
  
  // 電梯狀態(tài)
  public enum LiftState {
      // 開門狀態(tài)
      Opening,
  
      // 關(guān)門狀態(tài)
      Closed,
  
      // 運(yùn)行狀態(tài)
      Running,
  
      // 停止?fàn)顟B(tài)
      Stoped
  }
  

• Lift.java

  package com.futureweaver.domain;
  
  import com.futureweaver.enums.LiftState;
  
  // 電梯
  public class Lift {
      private LiftState state = LiftState.Closed;
  
      // 開門
      public void open() {
          if (state == LiftState.Opening) {
              System.out.println("failure: 無法重復(fù)開門");
          } else if (state == LiftState.Closed) {
              state = LiftState.Opening;
              System.out.println("success: 開門");
          } else if (state == LiftState.Running) {
              System.out.println("failure: 運(yùn)行狀態(tài)下不能開門");
          } else/* if (state == LiftState.Stoped)*/ {
              state = LiftState.Opening;
              System.out.println("success: 開門");
          }
      }
  
      // 關(guān)門
      public void close() {
          if (state == LiftState.Opening) {
              state = LiftState.Closed;
              System.out.println("success: 關(guān)門");
          } else if (state == LiftState.Closed) {
              System.out.println("failure: 無法重復(fù)關(guān)門");
          } else if (state == LiftState.Running) {
              System.out.println("failure: 運(yùn)行狀態(tài)下唯欣，就一定是關(guān)門狀態(tài)了");
          } else/* if (state == LiftState.Stoped)*/ {
              System.out.println("failure: 停止后就是關(guān)門狀態(tài)了");
          }
      }
  
      // 運(yùn)行
      public void run() {
          if (state == LiftState.Opening) {
              System.out.println("failure: 電梯門沒關(guān)，不能運(yùn)行");
          } else if (state == LiftState.Closed) {
              state = LiftState.Running;
              System.out.println("success: 運(yùn)行");
          } else if (state == LiftState.Running) {
              System.out.println("failure: 無法重復(fù)運(yùn)行");
          } else/* if (state == LiftState.Stoped)*/ {
              state = LiftState.Running;
              System.out.println("success: 運(yùn)行");
          }
      }
  
      // 停止
      public void stop() {
          if (state == LiftState.Opening) {
              System.out.println("failure: 開門狀態(tài)下不會運(yùn)行逾冬，自然也不需要停止");
          } else if (state == LiftState.Closed) {
              System.out.println("failure: 關(guān)門狀態(tài)下不會運(yùn)行黍聂，自然也不需要停止");
          } else if (state == LiftState.Running) {
              state = LiftState.Stoped;
              System.out.println("success: 停止");
          } else/* if (state == LiftState.Stoped)*/ {
              System.out.println("failure: 無法重復(fù)停止");
          }
      }
  }
  

• LiftTest.java

  package com.futureweaver.domain;
  
  import org.junit.Test;
  
  public class LiftTest {
      @Test
      public void testLift() {
          Lift lift = new Lift();
  
          lift.close();
          lift.close();
          lift.open();
          lift.run();
          lift.open();
          lift.stop();
      }
  }
  

• 輸出

  failure: 無法重復(fù)關(guān)門
  failure: 無法重復(fù)關(guān)門
  success: 開門
  failure: 電梯門沒關(guān)，不能運(yùn)行
  failure: 無法重復(fù)開門
  failure: 開門狀態(tài)下不會運(yùn)行身腻，自然也不需要停止
  

結(jié)論

從測試的結(jié)果可以看出产还，需求實現(xiàn)了，也沒什么問題嘀趟。但這是我們編寫的簡單代碼脐区，回過頭再來審視一下Lift.java，我們做了大量的條件判斷她按。同一個類當(dāng)中的代碼量又太多——如果狀態(tài)不止4種牛隅，怎么辦炕柔？如果狀態(tài)與狀態(tài)之間的切換，業(yè)務(wù)比較復(fù)雜媒佣，不能一兩條代碼就搞得定匕累，又怎么辦？

2 正確示范

在現(xiàn)實領(lǐng)域中默伍，電梯狀態(tài)欢嘿，自然而然就是電梯的一個屬性。然而在面向?qū)ο笳Z言中也糊，所謂萬物皆對象炼蹦，狀態(tài)，自然也可以作為一個對象狸剃。既然狀態(tài)可以作為對象掐隐，那么就可以利用多態(tài)來解決了。

• 新建一個電梯狀態(tài)的抽象類钞馁，定義4個操作: 打開虑省、關(guān)閉、停止指攒、運(yùn)行
• 新建四個電梯狀態(tài)的子類
• 每個實際狀態(tài)慷妙，自己判斷能否向目標(biāo)狀態(tài)切換。如果能切換的話允悦，創(chuàng)建目標(biāo)狀態(tài)對象膝擂，并向電梯發(fā)送修改狀態(tài)的請求

Lift-Design-State-Pattern.png

• Lift.java

  package com.futureweaver.domain;
  
  // 電梯
  public class Lift {
      private LiftState state = new ClosedState();
  
      public LiftState getState() {
          return state;
      }
  
      public void setState(LiftState state) {
          this.state = state;
      }
  
      // 開門
      public void open() {
          // 由狀態(tài)對象自己處理切換行為
          state.open(this);
      }
  
      // 關(guān)門
      public void close() {
          // 由狀態(tài)對象自己處理切換行為
          state.close(this);
      }
  
      // 運(yùn)行
      public void run() {
          // 由狀態(tài)對象自己處理切換行為
          state.run(this);
      }
  
      // 停止
      public void stop() {
          // 由狀態(tài)對象自己處理切換行為
          state.stop(this);
      }
  }
  

• LiftState.java

  package com.futureweaver.domain;
  
  // 電梯狀態(tài)
  public abstract class LiftState {
  
      // 電梯狀態(tài)的共同父類，無論向哪一個狀態(tài)切換都可以隙弛，子類自己覆蓋要阻止的操作
  
      public void open(Lift lift) {
          // 如果成功的話架馋，直接修改電梯的"狀態(tài)"屬性
          lift.setState(new OpeningState());
          System.out.println("success: 開門");
      }
  
      public void close(Lift lift) {
          // 如果成功的話，直接修改電梯的"狀態(tài)"屬性
          lift.setState(new ClosedState());
          System.out.println("success: 關(guān)門");
      }
  
      public void stop(Lift lift) {
          // 如果成功的話全闷，直接修改電梯的"狀態(tài)"屬性
          lift.setState(new StopedState());
          System.out.println("success: 停止");
      }
  
      public void run(Lift lift) {
          // 如果成功的話叉寂，直接修改電梯的"狀態(tài)"屬性
          lift.setState(new RunningState());
          System.out.println("success: 運(yùn)行");
      }
  }
  

• OpeningState.java

  package com.futureweaver.domain;
  
  public class OpeningState extends LiftState {
      @Override
      public void open(Lift lift) {
          System.out.println("failure: 無法重復(fù)開門");
      }
  
      @Override
      public void stop(Lift lift) {
          System.out.println("failure: 開門狀態(tài)下不會運(yùn)行，自然也不需要停止");
      }
  
      @Override
      public void run(Lift lift) {
          System.out.println("failure: 電梯門沒關(guān)总珠，不能運(yùn)行");
      }
  
  }
  

• ClosedState.java

  package com.futureweaver.domain;
  
  public class ClosedState extends LiftState {
      @Override
      public void close(Lift lift) {
          System.out.println("failure: 無法重復(fù)關(guān)門");
      }
  
      @Override
      public void stop(Lift lift) {
          System.out.println("failure: 關(guān)門狀態(tài)下不會運(yùn)行屏鳍，自然也不需要停止");
      }
  }
  

• StopedState.java

  package com.futureweaver.domain;
  
  public class StopedState extends LiftState {
      @Override
      public void close(Lift lift) {
          System.out.println("failure: 停止后就是關(guān)門狀態(tài)了");
      }
  
      @Override
      public void stop(Lift lift) {
          System.out.println("failure: 無法重復(fù)停止");
      }
  }
  

• RunningState.java

  package com.futureweaver.domain;
  
  public class RunningState extends LiftState {
      @Override
      public void open(Lift lift) {
          System.out.println("failure: 運(yùn)行狀態(tài)下不能開門");
      }
  
      @Override
      public void close(Lift lift) {
          System.out.println("failure: 運(yùn)行狀態(tài)下，就一定是關(guān)門狀態(tài)了");
      }
  
      @Override
      public void run(Lift lift) {
          System.out.println("failure: 無法重復(fù)運(yùn)行");
      }
  }
  

• LiftTest.java

  package com.futureweaver.domain;
  
  import org.junit.Test;
  
  public class LiftTest {
      @Test
      public void testLift() {
          Lift lift = new Lift();
  
          lift.close();
          lift.close();
          lift.open();
          lift.run();
          lift.open();
          lift.stop();
      }
  }
  

• 輸出

  failure: 無法重復(fù)關(guān)閉
  failure: 無法重復(fù)關(guān)閉
  success: 開門
  failure: 電梯門沒關(guān)局服，不能運(yùn)行
  failure: 無法重復(fù)開門
  failure: 開門狀態(tài)下不會運(yùn)行钓瞭，自然也不需要停止
  

結(jié)論

這種實現(xiàn)方式，電梯與電梯狀態(tài)產(chǎn)生了雙向依賴淫奔，屬于一種緊耦合山涡；電梯狀態(tài)抽象父類，與電梯狀態(tài)具體類又產(chǎn)生了雙向依賴，屬于一種緊耦合鸭丛。理解起來有點繞竞穷，一條一條地說。

• 電梯與電梯狀態(tài)的通信

電梯具備一個電梯狀態(tài)對象鳞溉，當(dāng)接收到操作請求時瘾带，電梯對象本身不做任何的判斷和處理，而是交由狀態(tài)對象處理穿挨。

當(dāng)電梯狀態(tài)接收到轉(zhuǎn)換請求時月弛，如果可以轉(zhuǎn)換，那么我們想要得到的結(jié)果是：電梯的狀態(tài)發(fā)生了變化科盛。所以電梯狀態(tài)需要向電梯對象發(fā)送"改變狀態(tài)"的消息，那么電梯狀態(tài)就需要知道菜皂，到底是哪一個電梯對象贞绵。所以電梯狀態(tài)的轉(zhuǎn)換操作，需要接收一個電梯對象的參數(shù)恍飘。

• 抽象狀態(tài)與具體狀態(tài)的通信

具體狀態(tài)需要繼承自抽象狀態(tài)榨崩。

抽象狀態(tài)定義了默認(rèn)方法，其中的默認(rèn)方法就是: 所有的操作章母，都是合法的母蛛。既然是合法的，就要向目標(biāo)狀態(tài)切換乳怎。因為使用了狀態(tài)模式彩郊，狀態(tài)是一個對象了，所以需要創(chuàng)建具體狀態(tài)的對象蚪缀，再把創(chuàng)建好的狀態(tài)對象秫逝，發(fā)送給電梯。

• 說得比較復(fù)雜询枚，結(jié)合看一下類圖和序列圖

  • 類圖

Lift-Design-State-Pattern.png

• 序列圖

Lift-Sequence.png

3 狀態(tài)模式總結(jié)

State-Pattern.png

• 狀態(tài)模式

  允許一個對象在其內(nèi)部狀態(tài)改變時改變它的行為违帆。對象看起來似乎修改了它的類。

  通過內(nèi)聚金蜀，提升了靈活性刷后、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。

第二部分 狀態(tài)模式與策略模式

在上一篇文章《設(shè)計模式在RESTful當(dāng)中的應(yīng)用》當(dāng)中渊抄，已經(jīng)聊過策略模式尝胆，乍一看它們的類圖，是很相似的:

• 狀態(tài)模式

State-Pattern.png

• 策略模式

Strategy-Pattern.png

策略模式與狀態(tài)模式都把實際的行為抒线，延遲到了子類班巩，以此完成多態(tài)。同時，上下文(Context)面向的都是一個抽象類抱慌。(一些編程語言明確地區(qū)分了接口與抽象類逊桦，比如Java；而一些編程語言并沒有明確地區(qū)分抑进，比如C++强经。OOD本身與語言的關(guān)聯(lián)是比較弱的，所以在OOP的時候寺渗，到底是面向接口還是抽象類匿情，是需要酌情考慮的。)

狀態(tài)模式與策略模式的區(qū)別

類結(jié)構(gòu)相似信殊，想要找出狀態(tài)模式與策略模式的區(qū)別炬称，就需要從它們的行為入手了

• 策略模式

  在程序運(yùn)行的過程中，策略與策略之間涡拘，是相互獨(dú)立的玲躯，從而耦合度是比較松的。因為本身策略中封裝的是一系列可以相互替換的算法鳄乏，每一個策略是可以獨(dú)立完成自己所要完成的工作的跷车。

  上下文(Context)依賴于策略，而策略不依賴于上下文橱野。因為策略在工作時朽缴，并不關(guān)心這個信息是誰發(fā)送過來的。

• 狀態(tài)模式: 允許一個對象在其內(nèi)部狀態(tài)改變時改變它的行為水援。對象看起來似乎修改了它的類密强。

  在程序運(yùn)行的過程中，狀態(tài)與狀態(tài)之間裹唆。比如從A狀態(tài)誓斥，過渡到B狀態(tài)，A狀態(tài)是需要獲取一個B狀態(tài)(至于到底怎么獲取许帐，創(chuàng)建也好劳坑，使用注冊表也好，使用享元也好成畦，這個就要看具體業(yè)務(wù)了)的狀態(tài)對象的距芬。所以狀態(tài)與狀態(tài)之間是互相依賴的，耦合度是比較緊的循帐。

  上下文(Context)依賴于狀態(tài)框仔，而狀態(tài)又依賴于上下文。比如從A狀態(tài)拄养，過渡到B狀態(tài)离斩，A狀態(tài)先獲取一個B狀態(tài)银舱，之后要找到上下文，把上下文的狀態(tài)給修改掉跛梗。所以上下文下狀態(tài)之間是互相依賴的寻馏，耦合度也是比較緊的。

第三部分 總結(jié)

綜上所述核偿，策略模式實現(xiàn)起來比較簡單诚欠，是真正利用了面向?qū)ο蟮亩鄳B(tài)技術(shù)，完成了算法的互換使用漾岳，并且既遵循了高內(nèi)聚轰绵，又遵循了松耦合的設(shè)計原則。

而狀態(tài)模式實現(xiàn)起來比較復(fù)雜尼荆，其亦是利用了面向?qū)ο蟮亩鄳B(tài)技術(shù)左腔，完成狀態(tài)與狀態(tài)之間的過渡。雖然狀態(tài)模式遵循了高內(nèi)聚的設(shè)計原則耀找，但卻破壞了松耦合原則翔悠。

兩者都是通過內(nèi)聚，提升了靈活性野芒，可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。但歸根結(jié)底双炕，兩者的區(qū)別就在于:策略模式是松耦合狞悲、狀態(tài)模式是緊耦合。

打完收工