状态

廖雪峰
资深软件开发工程师，业余马拉松选手。

允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。对象看起来似乎修改了它的类。

状态模式（State）经常用在带有状态的对象中。

什么是状态？我们以QQ聊天为例，一个用户的QQ有几种状态：

• 离线状态（尚未登录）；
• 正在登录状态；
• 在线状态；
• 忙状态（暂时离开）。

如何表示状态？我们定义一个enum就可以表示不同的状态。但不同的状态需要对应不同的行为，比如收到消息时：

if (state == ONLINE) {
    // 闪烁图标
} else if (state == BUSY) {
    reply("现在忙，稍后回复");
} else if ...

状态模式的目的是为了把上述一大串if...else...的逻辑给分拆到不同的状态类中，使得将来增加状态比较容易。

例如，我们设计一个聊天机器人，它有两个状态：

• 未连线；
• 已连线。

对于未连线状态，我们收到消息也不回复：

public class DisconnectedState implements State {
    public String init() {
        return "Bye!";
    }

    public String reply(String input) {
        return "";
    }
}

对于已连线状态，我们回应收到的消息：

public class ConnectedState implements State {
    public String init() {
        return "Hello, I'm Bob.";
    }

    public String reply(String input) {
        if (input.endsWith("?")) {
            return "Yes. " + input.substring(0, input.length() - 1) + "!";
        }
        if (input.endsWith(".")) {
            return input.substring(0, input.length() - 1) + "!";
        }
        return input.substring(0, input.length() - 1) + "?";
    }
}

状态模式的关键设计思想在于状态切换，我们引入一个BotContext完成状态切换：

public class BotContext {
	private State state = new DisconnectedState();

	public String chat(String input) {
		if ("hello".equalsIgnoreCase(input)) {
            // 收到hello切换到在线状态:
			state = new ConnectedState();
			return state.init();
		} else if ("bye".equalsIgnoreCase(input)) {
            /  收到bye切换到离线状态:
			state = new DisconnectedState();
			return state.init();
		}
		return state.reply(input);
	}
}

这样，一个价值千万的AI聊天机器人就诞生了：

Scanner scanner = new Scanner(System.in);
BotContext bot = new BotContext();
for (;;) {
    System.out.print("> ");
    String input = scanner.nextLine();
    String output = bot.chat(input);
    System.out.println(output.isEmpty() ? "(no reply)" : "< " + output);
}

试试效果：

> hello
< Hello, I'm Bob.
> Nice to meet you.
< Nice to meet you!
> Today is cold?
< Yes. Today is cold!
> bye
< Bye!

练习

新增BusyState状态表示忙碌。

下载练习

小结

状态模式的设计思想是把不同状态的逻辑分离到不同的状态类中，从而使得增加新状态更容易；

状态模式的实现关键在于状态转换。简单的状态转换可以直接由调用方指定，复杂的状态转换可以在内部根据条件触发完成。