Android设计模式-状态模式

Posted 2023-02-28 vanpersie_9987

状态模式介绍

状态模式中的行为由状态决定，不同的状态下有不同的行为。状态模式和策略模式的结构几乎完全一样，但它们的目的和本质完全不同。状态模式是平行的、不可替换的。用一句话表述，策略模式是彼此独立、可替换的。一句话描述就是，状态模式把对象的行为包装在不同状态的对象中，每一个状态对象都有一个共同的抽象状态基类。状态模式的意图是让一个对象再其内部状态改变的时候，其行为也随之改变。

状态模式定义

当一个对象的内在状态改变时允许改变其行为，这个对象看起来是改变了其类。

使用场景

（1）一个对象的行为取决于它的状态，并且必须在运行时根据状态改变它的行为。

（2）代码中包含大量的与对象状态有关的条件语句，如操作中更包含大量的if-else或者switch-case且这些分支依赖于该对象的状态。

状态模式的简单示例

下面以电视遥控器来演示下状态模式的实现，电视分为开机和关机状态，开机状态下可以通过遥控器尽心频道切换、调整音量等操作。但此时重复开机是无效的；而在关机状态下，频道切换、调整音量、关机都是无效的，只有开机按钮有效，也就是说，电视的内部状态决定了遥控器的行为，先看下第一版的实现：

//电视遥控器，含有开机、关机、下一频道、上一频道、调高音量、调低音量这几个功能
public class TvController 
    //开机状态
    private final static int POWER_ON = 1;
    //关机状态
    private final static int POWER_OFF = 2;
    private int mState = POWER_OFF;
    public void powerOn() 
        mState = POWER_ON;
        if(mState == POWER_OFF) 
            System.out.println("开机啦！");
        
    
    public void powerOff() 
        mState = POWER_OFF;
        if(mState == POWER_ON) 
            System.out.println("关机啦！");

        
    
    public void nextChannel() 
        if(mState == POWER_ON) 
            System.out.println("下一频道!");
         else 
            System.out.println("没有开机！");
        
    
    public void prevChannel() 
        if(mState == POWER_ON) 
            System.out.println("上一频道!");
         else 
            System.out.println("没有开机！");
        
    
    public void turnUp() 
        if(mState == POWER_ON) 
            System.out.println("调高音量！");
         else 
            System.out.println("没有开机！");
        
    
    public void turnDown() 
        if(mState == POWER_ON) 
            System.out.println("调低音量！");
         else 
            System.out.println("没有开机！");
        
    

在TVController类中，通过mState字段来判断电视的开机与关机状态。并通过判断这个字段来决定不同的操作是否该执行。如果状态不是两个而是变得更多、遥控器的功能变得更多，这就需要更多的if-else条件判断，而这些代码都充斥在一个类中。这就使得这个类变得更加难以维护。

状态模式就是为了解决该问题而出现的。我们将这些状态用对象代替，将这些状态封到对象中，使得在不同的对象中有不同的实现，这样就可以将这些if-else从TVController类中去掉：

//电视状态接口，定义了电视操作的函数
public interface TvState 
    public void nextChannel();
    public void prevChannel();
    public void turnUp();
    public void turnDown();



//关机状态，只有开机功能是有效的
public class PowerOffState implements TvState 
    @Override
    public void nextChannel() 

    
    @Override
    public void prevChannel() 

    
    @Override
    public void turnUp() 

    
    @Override
    public void turnDown() 

    






//开机状态，此时再触发开机功能不做任何操作
public class PowerOnState implements TvState 
    @Override
    public void nextChannel() 
        System.out.println("下一频道");

    
    @Override
    public void prevChannel() 
        System.out,println("上一频道");
    
    @Override
    public void turnUp() 
        System.out,println("调高音量");

    
    @Override
    public void turnDown() 
        System.out,println("调低音量");
    





//电源操作接口
public interface PowerController 
    void powerOn();
    void powerOff();



//电视遥控器
public class TvController implements PowerController 
    TvState mState;
    public void setTvState(TvState mTvState) 
        this.mState = mTvState;
    
    @Override
    public void powerOn() 
        setTvState(new PowerOnState());
        System.out.println("开机啦");
    
    @Override
    public void powerOff() 
        setTvState(new PowerOffState());
        System.out.println("关机啦");

    
    public void nextChannel() 
        mTvState.nextChannel();
    
    public void prevChannel() 
        mTvState.prevChannel();
    

    public void turnUp() 
        mTvState.turnUp();
    
    public void turnDown() 
        mTvState.turnDown();
    

下面是客户端代码：

public class Client 
    public static void main(String[] args) 
        TvController tvController = new TvController();
        //设置开机状态
        tvController.powerOn();
        //下一频道
        tvController.nextChannel();
        //调高音量
        tvController.turnUp();
        //设置关机状态
        tvController.powerOff();
        //调高音量，此时不会生效
        tvController.turnUp();
    

//输出

开机啦
下一频道
调高音量
关机啦

在现实中，抽象了一个TvState接口，该接口中有操作电视的所有函数，并且有两个实现类：开机状态和关机状态。不同状态下的同一个操作会有不同的相应。

状态模式将这些行为封装到状态类中，在进行操作的时候将这些功能转发给状态对象，不同的状态有不同的实现，这样就通过多态的形式去除了重复、杂乱的if-else语句，这就是状态模式的精髓所在。

状态模式实战

在android开发中，状态模式最常见的地方应该是用户登录系统。在用户已登录和未登录的情况下，对于同一点击事件的响应行为是不一样的。比如，在新浪微博中，用户再未登录的情况下点击转发按钮，此时会先让用户登录，然后在执行转发。而如果是已登录，则直接进行转发操作即可。

下面就演示了这个登陆过程：有两个Activity，一个是MainActivity，它是进如应用的第一个界面，上面有两个按钮，一个用于转发，一个用于注销；另一个Activity是LoginActivity ，它是用户登录界面。

用户默认状态时未登录，此时用户再MainActivity中点击转发按钮就会先条转到LoginActivity，待登陆完毕后再回到MainActivity。此时用户再点击转发按钮就能实现真正的转发功能。

//MainActivity
public class MainActivity extends Activity 
    @Override
    protected void onCreate(Bundle saveInstanceState) 
        super.onCreate(saveInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        //转发按钮
        findViewById(R.id.forward_btn).setOnClickListener(new OnClickListener() 
            @Override
            public void onClick(View v) 
                LoginContext.getLoginContext().forward(MainActivity.this);

            
        );
        //注销按钮
        findViewById(R.id.logout_btn).setOnClickListener(new OnClickListener() 
            //设置为注销状态
            LoginContext.getLoginContext().setState(new LogOutState());
        );
    
 

LoginActivity则是在用户输入用户名和密码后登陆，成功后将LoginContext的状态设为已登录状态，并返回MainActivity页面：

//LoginActivity
public class LoginActivity extends activity 
    EditText userNameEditText;
    EditText pwdEditText;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) 
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_login);
        //绑定控件
        ... ...
        //登录按钮
        ... ...
        @Override
        public void onClick(View v) 
            login();
            finish();
        
        private void login() 
            String userName = userNameEditText.getText().toString().trim();
            String pwd = pwdEditText.getText().toString().trim();
            //执行网络请求，进行登录......

            //登陆后修改为已登录状态
            LoginContext.getLoginContext().setState(new LoginedState());
            Toast.makeText(getApplicationContext(),"登录成功", Toast.LENGTH_LONG).show();
        

    

这里的LoginContext就是“遥控器”这个角色，是用户的操作对象和状态管理对象。LoginContext将相关操作委托给状态对象，这样在状态改变时，LoginContext的行为就发生了改变：

//LoginContext
public class LoginContext 
    //用户状态，默认为 未登录状态
    UserState mState = new LogoutState();
    //单例 恶汉模式
    static LoginContext sLoginContext = new LoginContext();
    private LoginContext() 

    
    public static LoginContext getLoginContext() 
        return sLoginContext;
    
    public void setState(UserState state) 
        this.mState = state;
    
    //转发
    public void forward(Context context) 
        mState.forward(context);
    
    public void comment(Context context) 
        mState.comment(context);
    

LoginContext通过setState来对状态进行修改，并且把操作委托给mState成员。不同的状态对象对于同一个操作进行不同的处理：

//用户状态接口
public interface UserState 
    //转发
    public void forward(Context context);
    //评论
    public void conmment(Context context);


//已登录状态
public class LoginedState implements UserState 
    @Override
    public void forward(Context context) 
        Toast.makeText(getApplicationContext(),"转发微博", Toast.LENGTH_LONG).show();
    
    @Override
    public void comment(Context context) 
        Toast.makeText(getApplicationContext(),"评论微博", Toast.LENGTH_LONG).show();
    



//注销状态
public class LoginOutState implements UserState 
    @Override
    public void forward(Context context) 
        gotoLoginAcitvity(context);
    
    @Override
    public void comment(Context context) 
        gotoLoginAcitvity(context);
    
    protected void gotoLoginAcitvity(Context context) 
        Intent intent = new Intent(context, LoginActivity.class);
        context.startActivity(intent);
    

在UserState中有两个方法，转发和评论。已登录状态和未登录状态下，它们的操作并不相同。

总结

状态模式的关键点在于不同的状态下对于同一种香味的不同响应，这其实就是一个将if-else用多态来实现的一个具体示例。但是这比if-else模式更加简洁、扩展性更好、更加美观。但这并不意味着任何使用if-else的地方都必须使用状态模式，这要根据特定的场景来决定。

优点：

State模式将所有与一个特定状态相关的行为都放入一个状态对象中，它提供了一个更好的方法来组织与特定状态相关的代码，将繁琐的状态判断呈结构清晰的状态类族，在避免代码膨胀的同时也保证了可扩展性与可维护性。

缺点：

状态模式的使用必然会增加系统类和对象的个数。