狀態(tài)模式-PPT精選課件

1、第24章狀態(tài)模式劉 偉weiliu_chinayahoo本章教學(xué)內(nèi)容狀態(tài)模式 模式動(dòng)機(jī)與定義 模式結(jié)構(gòu)與分析 模式實(shí)例與解析 模式效果與應(yīng)用 模式擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)模式模式動(dòng)機(jī)在很多情況下，一個(gè)對象的行為取決于一個(gè)或多個(gè)動(dòng)態(tài)變化的屬性，這樣的屬性叫做狀態(tài)，這樣的對象叫做有狀態(tài)的 (stateful)對象，這樣的對象狀態(tài)是從事先定義好的一系列值中取出的。當(dāng)一個(gè)這樣的對象與外部事件產(chǎn)生互動(dòng)時(shí)，其內(nèi)部狀態(tài)就會(huì)改變，從而使得系統(tǒng)的行為也隨之發(fā)生變化。在UML中可以使用狀態(tài)圖來描述對象狀態(tài)的變化。 狀態(tài)模式模式動(dòng)機(jī)狀態(tài)模式模式定義狀態(tài)模式(State Pattern) ：允許一個(gè)對象在其內(nèi)部狀態(tài)改變時(shí)改變它的行為

2、，對象看起來似乎修改了它的類。其別名為狀態(tài)對象(Objects for States)，狀態(tài)模式是一種對象行為型模式。狀態(tài)模式模式定義State Pattern: Allow an object to alter its behavior when its internal state changes. The object will appear to change its class. Frequency of use: medium狀態(tài)模式模式結(jié)構(gòu)狀態(tài)模式模式結(jié)構(gòu)狀態(tài)模式包含如下角色：Context: 環(huán)境類State: 抽象狀態(tài)類ConcreteState: 具體狀態(tài)類狀態(tài)模式模式分析

3、狀態(tài)模式描述了對象狀態(tài)的變化以及對象如何在每一種狀態(tài)下表現(xiàn)出不同的行為。狀態(tài)模式的關(guān)鍵是引入了一個(gè)抽象類來專門表示對象的狀態(tài)，這個(gè)類我們叫做抽象狀態(tài)類，而對象的每一種具體狀態(tài)類都繼承了該類，并在不同具體狀態(tài)類中實(shí)現(xiàn)了不同狀態(tài)的行為，包括各種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。狀態(tài)模式模式分析狀態(tài)模式模式分析不使用狀態(tài)模式：if(state=空閑)if(預(yù)訂房間)預(yù)訂操作;state=已預(yù)訂;else if(住進(jìn)房間)入住操作;state=已入住;else if(state=已預(yù)訂)if(住進(jìn)房間)入住操作;state=已入住;else if(取消預(yù)訂)取消操作;state=空閑; 狀態(tài)模式模式分析狀態(tài)模式模式分析

4、使用狀態(tài)模式重構(gòu)之后的代碼：/重構(gòu)之后的“空閑狀態(tài)類”示例代碼if(預(yù)訂房間)預(yù)訂操作;context.setState(new 已預(yù)訂狀態(tài)類();else if(住進(jìn)房間)入住操作;context.setState(new 已入住狀態(tài)類(); 狀態(tài)模式模式分析在狀態(tài)模式結(jié)構(gòu)中需要理解環(huán)境類與抽象狀態(tài)類的作用：環(huán)境類實(shí)際上就是擁有狀態(tài)的對象，環(huán)境類有時(shí)候可以充當(dāng)狀態(tài)管理器(State Manager)的角色，可以在環(huán)境類中對狀態(tài)進(jìn)行切換操作。抽象狀態(tài)類可以是抽象類，也可以是接口，不同狀態(tài)類就是繼承這個(gè)父類的不同子類，狀態(tài)類的產(chǎn)生是由于環(huán)境類存在多個(gè)狀態(tài)，同時(shí)還滿足兩個(gè)條件：這些狀態(tài)經(jīng)常需要切換

5、，在不同的狀態(tài)下對象的行為不同。因此可以將不同對象下的行為單獨(dú)提取出來封裝在具體的狀態(tài)類中，使得環(huán)境類對象在其內(nèi)部狀態(tài)改變時(shí)可以改變它的行為，對象看起來似乎修改了它的類，而實(shí)際上是由于切換到不同的具體狀態(tài)類實(shí)現(xiàn)的。由于環(huán)境類可以設(shè)置為任一具體狀態(tài)類，因此它針對抽象狀態(tài)類進(jìn)行編程，在程序運(yùn)行時(shí)可以將任一具體狀態(tài)類的對象設(shè)置到環(huán)境類中，從而使得環(huán)境類可以改變內(nèi)部狀態(tài)，并且改變行為。狀態(tài)模式狀態(tài)模式實(shí)例與解析實(shí)例一：論壇用戶等級 在某論壇系統(tǒng)中，用戶可以發(fā)表留言，發(fā)表留言將增加積分；用戶也可以回復(fù)留言，回復(fù)留言也將增加積分；用戶還可以下載文件，下載文件將扣除積分。該系統(tǒng)用戶分為三個(gè)等級，分別是新手、

6、高手和專家，這三個(gè)等級對應(yīng)三種不同的狀態(tài)，這三種狀態(tài)分別定義如下：(1) 如果積分小于100分，則為新手狀態(tài)，用戶可以發(fā)表留言、回復(fù)留言，但是不能下載文件。如果積分大于等于1000分，則轉(zhuǎn)換為專家狀態(tài)；如果積分大于等于100分，則轉(zhuǎn)換為高手狀態(tài)。(2) 如果積分大于等于100分但小于1000分，則為高手狀態(tài)，用戶可以發(fā)表留言、回復(fù)留言，還可以下載文件，而且用戶在發(fā)表留言時(shí)可以獲取雙倍積分。如果積分小于100分，則轉(zhuǎn)換為新手狀態(tài)；如果積分大于等于1000分，則轉(zhuǎn)換為專家狀態(tài)；如果下載文件后積分小于0，則不能下載該文件。(3) 如果積分大于等于1000分，則為專家狀態(tài)，用戶可以發(fā)表留言、回復(fù)留言和

7、下載文件，用戶除了在發(fā)表留言時(shí)可以獲取雙倍積分外，下載文件只扣除所需積分的一半。如果積分小于100分，則轉(zhuǎn)換為新手狀態(tài)；如果積分小于1000分，但大于等于100，則轉(zhuǎn)換為高手狀態(tài)；如果下載文件后積分小于0，則不能下載該文件。狀態(tài)模式狀態(tài)模式實(shí)例與解析實(shí)例一：論壇用戶等級 狀態(tài)模式狀態(tài)模式實(shí)例與解析實(shí)例一：論壇用戶等級參考代碼 (Chapter 24 Statesample01)演示狀態(tài)模式狀態(tài)模式實(shí)例與解析實(shí)例二：銀行賬戶 在某銀行系統(tǒng)定義的賬戶有三種狀態(tài)：(1) 如果賬戶(Account)中余額(balance)大于等于0，此時(shí)賬戶的狀態(tài)為綠色(GreenState)，即正常狀態(tài)，表示既可以

8、向該賬戶存款(deposit)也可以從該賬戶取款(withdraw)；(2) 如果賬戶中余額小于0，并且大于等于-1000，則賬戶的狀態(tài)為黃色(YellowState)，即欠費(fèi)狀態(tài)，此時(shí)既可以向該賬戶存款也可以從該賬戶取款；(3) 如果賬戶中余額小于-1000，那么賬戶的狀態(tài)為紅色(RedState)，即透支狀態(tài)，此時(shí)用戶只能向該賬戶存款，不能再從中取款?，F(xiàn)用狀態(tài)模式來實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)化問題，用戶只需要執(zhí)行簡單的存款和取款操作，系統(tǒng)根據(jù)余額數(shù)量自動(dòng)轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的狀態(tài)。狀態(tài)模式狀態(tài)模式實(shí)例與解析實(shí)例二：銀行賬戶 狀態(tài)模式模式優(yōu)缺點(diǎn)狀態(tài)模式的優(yōu)點(diǎn)封裝了轉(zhuǎn)換規(guī)則。 枚舉可能的狀態(tài)，在枚舉狀態(tài)之前需要確定狀

9、態(tài)種類。將所有與某個(gè)狀態(tài)有關(guān)的行為放到一個(gè)類中，并且可以方便地增加新的狀態(tài)，只需要改變對象狀態(tài)即可改變對象的行為。允許狀態(tài)轉(zhuǎn)換邏輯與狀態(tài)對象合成一體，而不是某一個(gè)巨大的條件語句塊。可以讓多個(gè)環(huán)境對象共享一個(gè)狀態(tài)對象，從而減少系統(tǒng)中對象的個(gè)數(shù)。狀態(tài)模式模式優(yōu)缺點(diǎn)狀態(tài)模式的缺點(diǎn)狀態(tài)模式的使用必然會(huì)增加系統(tǒng)類和對象的個(gè)數(shù)。狀態(tài)模式的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)都較為復(fù)雜，如果使用不當(dāng)將導(dǎo)致程序結(jié)構(gòu)和代碼的混亂。狀態(tài)模式對“開閉原則”的支持并不太好，對于可以切換狀態(tài)的狀態(tài)模式，增加新的狀態(tài)類需要修改那些負(fù)責(zé)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的源代碼，否則無法切換到新增狀態(tài)；而且修改某個(gè)狀態(tài)類的行為也需修改對應(yīng)類的源代碼。狀態(tài)模式模式適用環(huán)境在以

10、下情況下可以使用狀態(tài)模式：對象的行為依賴于它的狀態(tài)（屬性）并且可以根據(jù)它的狀態(tài)改變而改變它的相關(guān)行為。代碼中包含大量與對象狀態(tài)有關(guān)的條件語句，這些條件語句的出現(xiàn)，會(huì)導(dǎo)致代碼的可維護(hù)性和靈活性變差，不能方便地增加和刪除狀態(tài)，使客戶類與類庫之間的耦合增強(qiáng)。在這些條件語句中包含了對象的行為，而且這些條件對應(yīng)于對象的各種狀態(tài)。狀態(tài)模式模式應(yīng)用(1) 狀態(tài)模式在工作流或游戲等類型的軟件中得以廣泛使用，甚至可以用于這些系統(tǒng)的核心功能設(shè)計(jì)，如在政府OA辦公系統(tǒng)中，一個(gè)批文的狀態(tài)有多種：尚未辦理；正在辦理；正在批示；正在審核；已經(jīng)完成等各種狀態(tài)，而且批文狀態(tài)不同時(shí)對批文的操作也有所差異。使用狀態(tài)模式可以描述工

11、作流對象（如批文）的狀態(tài)轉(zhuǎn)換以及不同狀態(tài)下它所具有的行為。 狀態(tài)模式模式應(yīng)用(2) 在目前主流的RPG（Role Play Game，角色扮演游戲）中，使用狀態(tài)模式可以對游戲角色進(jìn)行控制，游戲角色的升級伴隨著其狀態(tài)的變化和行為的變化。對于游戲程序本身也可以通過狀態(tài)模式進(jìn)行總控，一個(gè)游戲活動(dòng)包括開始、運(yùn)行、結(jié)束等狀態(tài)，通過對狀態(tài)的控制可以控制系統(tǒng)的行為，決定游戲的各個(gè)方面，因此可以使用狀態(tài)模式對整個(gè)游戲的架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。狀態(tài)模式模式擴(kuò)展共享狀態(tài)在有些情況下多個(gè)環(huán)境對象需要共享同一個(gè)狀態(tài)，如果希望在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)多個(gè)環(huán)境對象實(shí)例共享一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)對象，那么需要將這些狀態(tài)對象定義為環(huán)境的靜態(tài)成員對象

12、。參考代碼 (Chapter 24 StateShareState)演示狀態(tài)模式模式擴(kuò)展簡單狀態(tài)模式與可切換狀態(tài)的狀態(tài)模式(1) 簡單狀態(tài)模式：簡單狀態(tài)模式是指狀態(tài)都相互獨(dú)立，狀態(tài)之間無須進(jìn)行轉(zhuǎn)換的狀態(tài)模式，這是最簡單的一種狀態(tài)模式。對于這種狀態(tài)模式，每個(gè)狀態(tài)類都封裝與狀態(tài)相關(guān)的操作，而無須關(guān)心狀態(tài)的切換，可以在客戶端直接實(shí)例化狀態(tài)類，然后將狀態(tài)對象設(shè)置到環(huán)境類中。如果是這種簡單的狀態(tài)模式，它遵循“開閉原則”，在客戶端可以針對抽象狀態(tài)類進(jìn)行編程，而將具體狀態(tài)類寫到配置文件中，同時(shí)增加新的狀態(tài)類對原有系統(tǒng)也不造成任何影響。狀態(tài)模式模式擴(kuò)展簡單狀態(tài)模式與可切換狀態(tài)的狀態(tài)模式(2) 可切換狀態(tài)的狀態(tài)

13、模式：大多數(shù)的狀態(tài)模式都是可以切換狀態(tài)的狀態(tài)模式，在實(shí)現(xiàn)狀態(tài)切換時(shí)，在具體狀態(tài)類內(nèi)部需要調(diào)用環(huán)境類Context的setState()方法進(jìn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換操作，在具體狀態(tài)類中可以調(diào)用到環(huán)境類的方法，因此狀態(tài)類與環(huán)境類之間通常還存在關(guān)聯(lián)關(guān)系或者依賴關(guān)系。通過在狀態(tài)類中引用環(huán)境類的對象來回調(diào)環(huán)境類的setState()方法實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的切換。在這種可以切換狀態(tài)的狀態(tài)模式中，增加新的狀態(tài)類可能需要修改其他某些狀態(tài)類甚至環(huán)境類的源代碼，否則系統(tǒng)無法切換到新增狀態(tài)。 本章小結(jié)狀態(tài)模式允許一個(gè)對象在其內(nèi)部狀態(tài)改變時(shí)改變它的行為，對象看起來似乎修改了它的類。其別名為狀態(tài)對象，狀態(tài)模式是一種對象行為型模式。狀態(tài)模式

14、包含三個(gè)角色：環(huán)境類又稱為上下文類，它是擁有狀態(tài)的對象，在環(huán)境類中維護(hù)一個(gè)抽象狀態(tài)類State的實(shí)例，這個(gè)實(shí)例定義當(dāng)前狀態(tài)，在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，它是一個(gè)State子類的對象，可以定義初始狀態(tài)；抽象狀態(tài)類用于定義一個(gè)接口以封裝與環(huán)境類的一個(gè)特定狀態(tài)相關(guān)的行為；具體狀態(tài)類是抽象狀態(tài)類的子類，每一個(gè)子類實(shí)現(xiàn)一個(gè)與環(huán)境類的一個(gè)狀態(tài)相關(guān)的行為，每一個(gè)具體狀態(tài)類對應(yīng)環(huán)境的一個(gè)具體狀態(tài)，不同的具體狀態(tài)類其行為有所不同。狀態(tài)模式描述了對象狀態(tài)的變化以及對象如何在每一種狀態(tài)下表現(xiàn)出不同的行為。本章小結(jié)狀態(tài)模式的主要優(yōu)點(diǎn)在于封裝了轉(zhuǎn)換規(guī)則，并枚舉可能的狀態(tài)，它將所有與某個(gè)狀態(tài)有關(guān)的行為放到一個(gè)類中，并且可以方便地增加新的狀態(tài)，只需要改變對象狀態(tài)即可改變對象的行為，還可以讓多個(gè)環(huán)境對象共享一個(gè)狀態(tài)對象，從而減少系統(tǒng)中對象的個(gè)