状态模式介绍-二、状态模式的应用

时间：2024-01-23 21:40:27

2.1 需求说明

模拟交通信号灯的状态转换。交通信号灯一般包括了红、黄、绿3种颜色状态，不同状态之间的切换逻辑为：红灯只能切换为黄灯，黄灯可以切换为绿灯或红灯，绿灯只能切换为黄灯。

2.2 需求实现

2.2.1 不使用设计模式

package main.java.cn.test.state.V2;

/**
 * @author ningzhaosheng
 * @date 2024/1/15 12:11:17
 * @description 交通灯类
 * 红灯(禁行) ,黄灯(警示),绿灯(通行) 三种状态。
 */
public class TrafficLight {
    //初始状态红灯
    private String state = "红";

    //切换为绿灯(通行)状态
    public void switchToGreen() {
        if ("绿".equals(state)) {//当前是绿灯
            System.out.println("当前为绿灯状态,无需切换!");
        } else if ("红".equals(state)) {
            System.out.println("红灯不能切换为绿灯!");
        } else if ("黄".equals(state)) {
            state = "绿";
            System.out.println("绿灯亮起...时长: 60秒");
        }
    }

    //切换为黄灯(警示)状态
    public void switchToYellow() {
        if ("黄".equals(state)) {//当前是黄灯
            System.out.println("当前为黄灯状态,无需切换!");
        } else if ("红".equals(state) || "绿".equals(state)) {
            state = "黄";
            System.out.println("黄灯亮起...时长:10秒");
        }
    }

    //切换为黄灯(警示)状态
    public void switchToRed() {
        if ("红".equals(state)) {//当前是绿灯
            System.out.println("当前为红灯状态,无需切换!");
        } else if ("绿".equals(state)) {
            System.out.println("绿灯不能切换为红灯!");
        } else if ("黄".equals(state)) {
            state = "红";
            System.out.println("红灯亮起...时长: 90秒");
        }
    }
}


package main.java.cn.test.state.V2;

/**
 * @author ningzhaosheng
 * @date 2024/1/15 12:12:28
 * @description 测试类
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        TrafficLight trafficLight = new TrafficLight();
        // 黄灯
        trafficLight.switchToYellow();
        // 绿灯
        trafficLight.switchToGreen();
        // 红灯
        trafficLight.switchToRed();
    }
}

问题: 状态切换的操作全部在一个类中，如果有很多的交通灯进行联动，这个程序的逻辑就会变得非常复杂，难以维护。

2.2.2 使用状态模式

2.2.2.1 交通灯类
package main.java.cn.test.state.V3;

/**
 * @author ningzhaosheng
 * @date 2024/1/15 12:15:57
 * @description 交通灯类
 * 红灯(禁行) ,黄灯(警示),绿灯(通行) 三种状态
 */
public class TrafficLight {
    //初始状态红灯
    State state = new Red();
    public void setState(State state) {
        this.state = state;
    }
    //切换为绿灯状态
    public void switchToGreen(){
        state.switchToGreen(this);
    }
    //切换为黄灯状态
    public void switchToYellow(){
        state.switchToYellow(this);
    }
    //切换为红灯状态
    public void switchToRed(){
        state.switchToRed(this);
    }
}
2.2.2.2 交通灯状态接口
package main.java.cn.test.state.V3;

/**
 * @author ningzhaosheng
 * @date 2024/1/15 12:14:19
 * @description 交通灯状态接口
 */
public interface State {
    void switchToGreen(TrafficLight trafficLight); //切换为绿灯

    void switchToYellow(TrafficLight trafficLight); //切换为黄灯

    void switchToRed(TrafficLight trafficLight); //切换为红灯

}
2.2.2.3 红灯状态类
package main.java.cn.test.state.V3;

/**
 * @author ningzhaosheng
 * @date 2024/1/15 12:16:38
 * @description 红灯状态类
 */
public class Red implements State {
    @Override
    public void switchToGreen(TrafficLight trafficLight) {
        System.out.println("红灯不能切换为绿灯!");
    }

    @Override
    public void switchToYellow(TrafficLight trafficLight) {
        System.out.println("黄灯亮起...时长:10秒!");
    }

    @Override
    public void switchToRed(TrafficLight trafficLight) {
        System.out.println("已是红灯状态无须再切换!");
    }
}
2.2.2.4 黄灯状态类
package main.java.cn.test.state.V3;

/**
 * @author ningzhaosheng
 * @date 2024/1/15 12:18:22
 * @description 黄灯状态类
 */
public class Yellow implements State{
    @Override
    public void switchToGreen(TrafficLight trafficLight) {
        System.out.println("绿灯亮起...时长:60秒!");
    }

    @Override
    public void switchToYellow(TrafficLight trafficLight) {
        System.out.println("已是黄灯无须切换!");
    }

    @Override
    public void switchToRed(TrafficLight trafficLight) {
        System.out.println("红灯亮起...时长:90秒!");
    }
}
2.2.2.5 绿灯状态类
package main.java.cn.test.state.V3;

/**
 * @author ningzhaosheng
 * @date 2024/1/15 12:17:35
 * @description 绿灯状态类
 */
public class Green implements State{
    @Override
    public void switchToGreen(TrafficLight trafficLight) {
        System.out.println("已是绿灯无须切换!");
    }

    @Override
    public void switchToYellow(TrafficLight trafficLight) {
        System.out.println("黄灯亮起...时长:10秒!");
    }

    @Override
    public void switchToRed(TrafficLight trafficLight) {
        System.out.println("绿灯不能切换为红灯!");
    }
}
2.2.2.6 测试类
package main.java.cn.test.state.V3;

/**
 * @author ningzhaosheng
 * @date 2024/1/15 12:19:08
 * @description 测试类
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        TrafficLight trafficLight = new TrafficLight();
        trafficLight.switchToYellow();
        trafficLight.switchToGreen();
        trafficLight.switchToRed();
    }
}

通过代码重构，将"状态" 接口化、模块化，最终将它们从臃肿的交通类中抽了出来，消除了原来TrafficLight类中的if...else，代码看起来干净而优雅。

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