状态模式

概念

状态模式是一种行为型设计模式，允许对象在其内部状态改变时改变其行为，使对象看似修改了自身类。其核心思想是将与状态相关的行为封装到独立的状态类中，并通过委托方式动态切换状态逻辑，从而将状态转换逻辑局部化到具体状态类中。

作用

1.消除大量条件分支（如 if-else），避免状态判断逻辑分散在多个方法中。

2.将状态转换逻辑集中管理到具体状态类，提高逻辑的内聚性。

3.提高代码可维护性和扩展性，新增状态时无需修改现有代码（符合开闭原则）。

场景

1.对象行为依赖多个状态，且状态转换频繁（如电商订单状态流转）。

2.需要消除大量状态判断分支（如游戏角色状态、工作流审批状态）。

3.需要清晰分离不同状态的业务逻辑，避免状态逻辑耦合。

举例

状态模式实现，订单状态场景：

// 状态接口
interface OrderState {
    void complete(Order order);
    void cancel(Order order);
}

// 新建状态
class NewState implements OrderState {
    @Override
    public void complete(Order order) {
        System.out.println("订单完成！");
        order.setState(new CompletedState());
    }

    @Override
    public void cancel(Order order) {
        System.out.println("订单已取消！");
        order.setState(new CancelledState());
    }
}

// 已完成状态
class CompletedState implements OrderState {
    @Override
    public void complete(Order order) {
        System.out.println("已完成订单不可重复完成！");
    }

    @Override
    public void cancel(Order order) {
        System.out.println("已完成订单不可取消！");
    }
}

// 已取消状态
class CancelledState implements OrderState {
    @Override
    public void complete(Order order) {
        System.out.println("已取消订单不可完成！");
    }

    @Override
    public void cancel(Order order) {
        System.out.println("已取消订单不可重复取消！");
    }
}

// 订单类
class Order {
    private OrderState state;

    public Order() {
        this.state = new NewState(); // 初始状态
    }

    public void setState(OrderState state) {
        this.state = state;
    }

    // 委托给当前状态处理
    public void complete() {
        state.complete(this);
    }

    public void cancel() {
        state.cancel(this);
    }
}

// 测试类
public class StatePatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Order order = new Order();

        order.complete(); // 输出：订单完成！
        order.cancel();   // 输出：已完成订单不可取消！

        order = new Order();
        order.cancel();   // 输出：订单已取消！
        order.complete(); // 输出：已取消订单不可完成！
    }
}

反例（不使用状态模式）

// 订单类（条件分支实现）
class Order {
    private String state; // "NEW", "COMPLETED", "CANCELLED"

    public void complete() {
        if ("NEW".equals(state)) {
            System.out.println("订单完成！");
            state = "COMPLETED";
        } else if ("COMPLETED".equals(state)) {
            System.out.println("已完成订单不可重复完成！");
        } else if ("CANCELLED".equals(state)) {
            System.out.println("已取消订单不可完成！");
        }
    }

    public void cancel() {
        if ("NEW".equals(state)) {
            System.out.println("订单已取消！");
            state = "CANCELLED";
        } else if ("COMPLETED".equals(state)) {
            System.out.println("已完成订单不可取消！");
        } else if ("CANCELLED".equals(state)) {
            System.out.println("已取消订单不可重复取消！");
        }
    }
}

原理

状态模式通过定义状态接口，将每个状态的具体行为封装到独立的状态类中。对象持有当前状态对象，当状态需要转换时，通过委托方式调用具体状态类的逻辑，并替换为新的状态对象。这种方式将状态逻辑与对象主体解耦，使状态转换逻辑集中管理，避免了条件分支的扩散。

缺点

1.增加类的数量：每个状态需对应一个具体状态类，小规模场景可能显得冗余。

2.小规模场景可能过度设计：状态简单且转换不频繁时，引入状态模式可能增加复杂度。

3.状态间依赖可能增加复杂度：若状态转换逻辑涉及多个状态交互，需额外管理状态间的依赖关系。

总结

状态模式通过封装状态逻辑到独立类中，动态切换状态对象，有效消除了条件分支，提升了代码的可维护性和扩展性。适用于状态多、转换频繁且逻辑复杂的场景，但需权衡类数量增加的代价，避免在小规模场景中过度使用。