设计模式之状态模式与备忘录模式详解和应用
Posted 赵广陆
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了设计模式之状态模式与备忘录模式详解和应用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
目录
1.状态模式
1.1 目标
1、 掌握状态模式和备忘录模式的应用场景。
2、 了解状态机实现订单状态流转控制的过程
3、 掌握状态模式和策略模式的区别。
4、 掌握状态模式和责任链模式的区别。
5、 掌握备忘录模式在落地实战中的压栈管理。
1.2 内容定位
1、如果参与电商订单业务开发的人群,可以重点关注状态模式。
2、如果参与富文本编辑器开发的人群,可以重点关注备忘录模式。
1.3.迭代器模式
状态模式( State Pattern ) 也称为状态机模式(State Machine Pattern), 是允许对象在内 部状态发生改变时改变它的行为,对象看起来好像修改了它的类，属于行为型模式。
原文：Allow an object to alter its behavior when its internal state changes. The object will appear to change its class.
解释：允许对象在内部状态发生改变时改变它的行为，对象看起来好像修改了它的类。
状态模式中类的行为是由状态决定的，不同的状态下有不同的行为。其意图是让一个对象在 其内部改变的时候,其行为也随之改变。状态模式核心是状态与行为绑定,不同的状态对应不 同的行为。
1.4 应用场景
状态模式在生活场景中也还比较常见。例如：我们平时网购的订单状态变化。另外，我们平 时坐电梯，电梯的状态变化。
在软件开发过程中，对于某一项操作，可能存在不同的情况。通常处理多情况问题最直接的 方式就是使用if…else或 switch…case条件语句进行枚举。但是这种做法对于复杂状态的判断 天然存在弊端：条件判断语句过于臃肿，可读性差，且不具备扩展性，维护难度也大。而如果 转换思维，将这些不同状态独立起来用各个不同的类进行表示,系统处于哪种情况，直接使用 相应的状态类对象进行处理，消除了 if-else , switch…case等冗余语句，代码更有层次性且具 备良好扩展力。
状态模式主要解决的就是当控制一个对象状态的条件表达式过于复杂时的情况。通过把状态 的判断逻辑转移到表示不同状态的一系列类中，可以把复杂的判断逻辑简化。对象的行为依赖 于它的状态（属性），并且会根据它的状态改变而改变它的相关行为。状态模式适用于以下场景 ：
1、 行为随状态改变而改变的场景；
2、 一个操作中含有庞大的多分支结构，并且这些分支取决于对象的状态。
首先来看下状态模式的通用UML类图：
从 UML类图中,我们可以看到，状态模式主要包含三种角色:
1、环境类角色（Context）:定义客户端需要的接口，内部维护一个当前状态实例，并负责 具体状态的切换
2、抽象状态角色（State ）:定义该状态下的行为，可以有一个或多个行为；
3、具体状态角色（ConcreteState ）:具体实现该状态对应的行为，并且在需要的情况下进行状态切换。
1.5 状态模式在业务场景中的应用
我们在GPer社区阅读文章时，如果觉得文章写的很好，我们就会评论、收藏两连发。如果 处于登录情况下，我们就可以直接做评论，收藏这些行为。否则，跳转到登录界面，登录后再 继续执行先前的动作。这里涉及的状态有两种：登录与未登录，行为有两种：评论,收满。下 面我们使状态模式来实现一下这个逻辑，代码如下。
首先创建抽象状态角色UserState类:
public abstract class UserState
protected AppContext context;
public void setContext(AppContext context)
this.context = context;
public abstract void favorite();
public abstract void comment(String comment);
然 后 ，创建登录状态LogInState类 ：
public class LoginState extends UserState
@Override
public void favorite()
System.out.println("收藏成功！");
@Override
public void comment(String comment)
System.out.println(comment);
创建未登录状态UnloginState类 ：
public class UnLoginState extends UserState
@Override
public void favorite()
this.switch2login();
this.context.getState().favorite();
@Override
public void comment(String comment)
this.switch2login();
this.context.getState().comment(comment);
private void switch2login()
System.out.println("跳转到登录页！");
this.context.setState(this.context.STATE_LOGIN);
创建上下文角色AppContext类 ：
public class AppContext
public static final UserState STATE_LOGIN = new LoginState();
public static final UserState STATE_UNLOGIN = new UnLoginState();
private UserState currentState = STATE_UNLOGIN;
STATE_LOGIN.setContext(this);
STATE_UNLOGIN.setContext(this);
public void setState(UserState state)
this.currentState = state;
public UserState getState()
return this.currentState;
public void favorite()
this.currentState.favorite();
public void comment(String comment)
this.currentState.comment(comment);
编写客户端测试代码：
public class Test
public static void main(String[] args)
AppContext context = new AppContext();
context.favorite();
context.comment("评论：好文章，360个赞");
运行结果如下：
1.6 利用状态机实现订单状态流转控制
状态机是状态模式的一种应用，相当于上下文角色的一个升级版。在工作流或游戏等各种系 统中有大量使用，如各种工作流引擎，它几乎是状态机的子集和实现,封装状态的变化规则。 Spring也提供给了我们一个很好的解决方案。Spring中的组件名称就叫StateMachine(状态机)。状态机帮助开发者简化状态控制的开发过程，让状态机结构更加层次化。下面，我们用 Spring状态机模拟一个订单状态流转的过程。
<dependency>
<groupId>org.springframework.statemachine</groupId>
<artifactId>spring-statemachine-core</artifactId>
<version>2.0.1.RELEASE</version>
</dependency>
1、创建订单实体Order类
@Data
public class Order
private int id;
private OrderStatus status;
@Override
public String toString()
return "订单号：" + id + ", 订单状态：" + status;
2、创建订单状态枚举类和状态转换枚举类
public enum OrderStatus
// 待支付，待发货，待收货，订单结束
WAIT_PAYMENT, WAIT_DELIVER, WAIT_RECEIVE, FINISH;
public enum OrderStatusChangeEvent
// 支付，发货，确认收货
PAYED, DELIVERY, RECEIVED;
3、添加状态流转配置
/**
* 订单状态机配置
*/
@Configuration
@EnableStateMachine(name = "orderStateMachine")
public class OrderStateMachineConfig extends StateMachineConfigurerAdapter<OrderStatus, OrderStatusChangeEvent>
/**
* 配置状态
* @param states
* @throws Exception
*/
public void configure(StateMachineStateConfigurer<OrderStatus, OrderStatusChangeEvent> states) throws Exception
states
.withStates()
.initial(OrderStatus.WAIT_PAYMENT)
.states(EnumSet.allOf(OrderStatus.class));
/**
* 配置状态转换事件关系
* @param transitions
* @throws Exception
*/
public void configure(StateMachineTransitionConfigurer<OrderStatus, OrderStatusChangeEvent> transitions) throws Exception
transitions
.withExternal().source(OrderStatus.WAIT_PAYMENT).target(OrderStatus.WAIT_DELIVER).event(OrderStatusChangeEvent.PAYED)
.and()
.withExternal().source(OrderStatus.WAIT_DELIVER).target(OrderStatus.WAIT_RECEIVE).event(OrderStatusChangeEvent.DELIVERY)
.and()
.withExternal().source(OrderStatus.WAIT_RECEIVE).target(OrderStatus.FINISH).event(OrderStatusChangeEvent.RECEIVED);
/**
* 持久化配置
* 实际使用中，可以配合redis等，进行持久化操作
* @return
*/
@Bean
public DefaultStateMachinePersister persister()
return new DefaultStateMachinePersister<>(new StateMachinePersist<Object, Object, Order>()
@Override
public void write(StateMachineContext<Object, Object> context, Order order) throws Exception
//此处并没有进行持久化操作
@Override
public StateMachineContext<Object, Object> read(Order order) throws Exception
//此处直接获取order中的状态，其实并没有进行持久化读取操作
return new DefaultStateMachineContext(order.getStatus(), null, null, null);
);
4、添加订单状态监听器
@Component("orderStateListener")
@WithStateMachine(name = "orderStateMachine")
public class OrderStateListenerImpl
@OnTransition(source = "WAIT_PAYMENT", target = "WAIT_DELIVER")
public boolean payTransition(Message<OrderStatusChangeEvent> message)
Order order = (Order) message.getHeaders().get("order");
order.setStatus(OrderStatus.WAIT_DELIVER);
System.out.println("支付，状态机反馈信息：" + message.getHeaders().toString());
return true;
@OnTransition(source = "WAIT_DELIVER", target = "WAIT_RECEIVE")
public boolean deliverTransition(Message<OrderStatusChangeEvent> message)
Order order = (Order) message.getHeaders().get("order");
order.setStatus(OrderStatus.WAIT_RECEIVE);
System.out.println("发货，状态机反馈信息：" + message.getHeaders().toString());
return true;
@OnTransition(source = "WAIT_RECEIVE", target = "FINISH")
public boolean receiveTransition(Message<OrderStatusChangeEvent> message)
Order order = (Order) message.getHeaders().get("order");
order.setStatus(OrderStatus.FINISH);
System.out.println("收货，状态机反馈信息：" + message.getHeaders().toString());
return true;
5、创建 lOrderService 接口
public interface IOrderService
//创建新订单
Order create();
//发起支付
Order pay(int id);
//订单发货
Order deliver(int id);
//订单收货
Order receive(int id);
//获取所有订单信息
Map<Integer, Order> getOrders();
6、在 Service业务逻辑中应用
@Service("orderService")
public class OrderServiceImpl implements IOrderService
@Autowired
private StateMachine<OrderStatus, OrderStatusChangeEvent> orderStateMachine;
@Autowired
private StateMachinePersister<OrderStatus, OrderStatusChangeEvent, Order> persister;
private int id = 1;
private Map<Integer, Order> orders = new HashMap<>();
public Order create()
Order order = new Order();
order.setStatus(OrderStatus.WAIT_PAYMENT);
order.setId(id++);
orders.put(order.getId(), order);
return order;
public Order pay(int id)
Order order = orders.get(id);
System.out.println("线程名称：" + Thread.currentThread().getName() + " 尝试支付，订单号：" + id);
Message message = MessageBuilder.withPayload(OrderStatusChangeEvent.PAYED).setHeader("order", order).build();
if (!sendEvent(message, order))
System.out.println("线程名称：" + Thread.currentThread().getName() + " 支付失败, 状态异常，订单号：" + id);
return orders.get(id);
public Order deliver(int id)
Order order = orders.get(id);
System.out.println("线程名称：" + Thread.currentThread().getName() + " 尝试发货，订单号：" + id);
if (!sendEvent(MessageBuilder.withPayload(OrderStatusChangeEvent.DELIVERY).setHeader("order", order).build(), orders.get(id)))
System.out.println("线程名称：" + Thread.currentThread().getName() + " 发货失败，状态异常，订单号：" + id);
return orders.get(id);
public Order receive(int id)
Order order = orders.get(id);
System.out.println("线程名称：" + Thread.currentThread().getName() + " 尝试收货，订单号：" + id);
if (!sendEvent(MessageBuilder.withPayload(OrderStatusChangeEvent.RECEIVED).setHeader("order", order).build(), orders.get(id)))
System.out.println("线程名称：" + Thread.currentThread().getName() + " 收货失败，状态异常，订单号：" + id);
return orders.get(id);
public Map<Integer, Order> getOrders()
return orders;
/**
* 发送订单状态转换事件
*
* @param message
* @param order
* @return
*/
private synchronized boolean sendEvent(Message<OrderStatusChangeEvent> message, Order order行为型设计模式之备忘录模式