状态模式学习笔记

简介

状态模式（State Pattern）是一种行为型设计模式，它允许对象在内部状态改变时更改其行为。这种模式通过将对象状态转移的责任分配给代表状态的对象来实现。

实例

假设我们正在设计一个自动售货机系统。该系统中的自动售货机有三种状态：待机状态、选购商品状态和支付状态。在待机状态下，自动售货机不允许用户选购商品。在选购商品状态下，自动售货机会显示商品列表，并等待用户选择要购买的商品。在支付状态下，自动售货机会显示所选商品的价格，并等待用户支付。

我们可以使用状态模式来实现该系统。首先，我们定义一个接口 VendingMachineState 表示自动售货机的状态：

javaCopy Code
public interface VendingMachineState {
    void selectItem(String item);
    void insertMoney(int amount);
    void dispense();
}

然后，我们定义三个具体状态类：IdleState（待机状态）、SelectItemState（选购商品状态）和 PaymentState（支付状态）。

javaCopy Code
public class IdleState implements VendingMachineState {
    @Override
    public void selectItem(String item) {
        // 不允许选择商品
        System.out.println("Please insert money first.");
    }

    @Override
    public void insertMoney(int amount) {
        // 进入选购商品状态
        System.out.println(amount + " yuan inserted.");
        vendingMachine.setState(new SelectItemState(vendingMachine));
    }

    @Override
    public void dispense() {
        // 不允许发放商品
        System.out.println("Please select item first.");
    }
}

public class SelectItemState implements VendingMachineState {
    @Override
    public void selectItem(String item) {
        // 选择商品后进入支付状态
        System.out.println(item + " selected.");
        vendingMachine.setItem(item);
        vendingMachine.setState(new PaymentState(vendingMachine));
    }

    @Override
    public void insertMoney(int amount) {
        // 已经在选购商品状态下，不需要再次插入钱币
        System.out.println("You have already inserted money.");
    }

    @Override
    public void dispense() {
        // 不允许发放商品
        System.out.println("Please pay first.");
    }
}

public class PaymentState implements VendingMachineState {
    @Override
    public void selectItem(String item) {
        // 已经在支付状态下，不允许更改选择的商品
        System.out.println("You have already selected item: " + vendingMachine.getItem());
    }

    @Override
    public void insertMoney(int amount) {
        int total = vendingMachine.getAmount() + amount;
        vendingMachine.setAmount(total);

        // 判断是否已经足够支付
        if (total >= vendingMachine.getPrice()) {
            vendingMachine.setState(new DispensingState(vendingMachine));
        } else {
            System.out.println("Current balance: " + total);
        }
    }

    @Override
    public void dispense() {
        // 不允许发放商品
        System.out.println("Please insert enough money.");
    }
}

public class DispensingState implements VendingMachineState {
    @Override
    public void selectItem(String item) {
        // 已经在发放商品状态下，不允许更改选择的商品
        System.out.println("You have already selected item: " + vendingMachine.getItem());
    }

    @Override
    public void insertMoney(int amount) {
        // 已经足够支付，不需要继续插入钱币
        System.out.println("You have already inserted enough money.");
    }

    @Override
    public void dispense() {
        // 发放商品并进入待机状态
        System.out.println("Item " + vendingMachine.getItem() + " dispensed.");
        vendingMachine.setState(new IdleState(vendingMachine));
    }
}

最后，我们定义一个自动售货机类 VendingMachine 来管理自动售货机的状态：

javaCopy Code
public class VendingMachine {
    private String item;
    private int price;
    private int amount;
    private VendingMachineState state;

    public VendingMachine(String item, int price) {
        this.item = item;
        this.price = price;
        this.amount = 0;
        this.state = new IdleState(this);
    }

    public void selectItem(String item) {
        state.selectItem(item);
    }

    public void insertMoney(int amount) {
        state.insertMoney(amount);
    }

    public void dispense() {
        state.dispense();
    }

    public String getItem() {
        return item;
    }

    public void setItem(String item) {
        this.item = item;
    }

    public int getPrice() {
        return price;
    }

    public void setPrice(int price) {
        this.price = price;
    }

    public int getAmount() {
        return amount;
    }

    public void setAmount(int amount) {
        this.amount = amount;
    }

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

现在，我们可以使用自动售货机类 VendingMachine 来创建一个自动售货机实例，并进行测试：

javaCopy Code
VendingMachine vendingMachine = new VendingMachine("Coke", 5);

// 初始状态为待机状态
vendingMachine.selectItem("Coke"); // 输出：Please insert money first.

// 插入 2 元钱后进入选购商品状态
vendingMachine.insertMoney(2); // 输出：2 yuan inserted.
vendingMachine.selectItem("Coke"); // 输出：Coke selected.

// 插入 3 元钱后进入支付状态
vendingMachine.insertMoney(3); // 输出：Current balance: 5
vendingMachine.insertMoney(1); // 输出：Item Coke dispensed.

// 发放商品后进入待机状态
vendingMachine.dispense(); // 输出：Please insert money first.

以上就是一个简单的自动售货机系统实例，使用了状态模式来实现不同状态之间的切换以及相应的行为。