在状态模式（State Pattern）中，类的行为是基于它的状态改变的。这种类型的设计模式属于行为型模式。
在状态模式中，我们创建表示各种状态的对象和一个行为随着状态对象改变而改变的 context 对象。
### 状态模式(State Pattern)
#### 概念与定义
状态模式是一种行为设计模式，它允许对象在其内部状态改变时改变其行为，使对象看起来像是修改了它的类。该模式通过引入一个代表各种状态的类以及一个行为随着这些状态对象的变化而变化的上下文(context)类来实现。
#### 基本原理
在状态模式中，我们定义了一系列的状态类，每个状态类都有一个或多个方法来描述当前状态下的行为。此外，还定义了一个上下文类(Context)，该类持有一个指向当前状态对象的引用。当状态发生变化时，上下文会更新这个引用，从而改变其行为。
#### 实现步骤
1. **定义状态接口**：首先定义一个状态接口，声明状态所具有的公共方法。
2. **创建具体状态类**：为每一个具体的可能状态创建一个类，实现状态接口中定义的方法。
3. **创建上下文类**：定义一个上下文类，该类持有状态对象的引用，并提供一个更新状态的方法。
#### 代码示例解析
以下是一个简单的状态模式实现示例，其中包含三个部分：
- **State接口**：定义状态行为。
- **具体状态类**：实现State接口，如`StartState`和`StopState`。
- **Context类**：维护一个状态对象，并提供更改状态的方法。
```java
// 定义状态接口
public interface State {
public void doAction(Context context);
}
// 创建具体状态类
public class StartState implements State {
public void doAction(Context context) {
System.out.println("Player is in start state");
context.setState(this);
}
public String toString() {
return "StartState";
}
}
public class StopState implements State {
public void doAction(Context context) {
System.out.println("Player is in stop state");
context.setState(this);
}
public String toString() {
return "StopState";
}
}
// 创建上下文类
public class Context {
private State state;
public Context() {
state = null;
}
public void setState(State state) {
this.state = state;
}
public State getState() {
return state;
}
}
```
在这个例子中，`Context`类维护了一个`State`类型的成员变量`state`，该成员变量可以被设置为不同的状态对象。当状态发生变化时，可以通过调用`setState`方法来更新状态对象，进而改变`Context`的行为。
#### 应用场景
状态模式适用于以下情况：
1. **行为依赖于状态**：当一个对象的行为取决于它的状态，并且它必须在运行时根据状态改变行为时，可以考虑使用状态模式。
2. **复杂的条件语句**：如果代码中充满了与对象状态相关的复杂条件语句，状态模式可以帮助简化这些条件判断。
3. **有限数量的状态**：当对象的状态不超过五个时，状态模式是比较合适的，过多的状态可能会导致类的数量激增。
#### 优缺点
**优点**：
1. **封装性**：状态模式将所有与特定状态相关的行为封装在独立的类中。
2. **扩展性**：可以在不影响其他状态的情况下添加新状态。
3. **减少条件语句**：通过状态对象之间的转换，可以减少原本需要大量条件语句才能实现的功能。
**缺点**：
1. **类的增加**：每增加一种状态就需要增加相应的类，这可能会导致类的数量急剧增加。
2. **实现复杂性**：状态模式的结构相对复杂，如果设计不当可能会导致代码难以理解和维护。
3. **不符合开闭原则**：增加新的状态时往往需要修改现有的代码，这违背了软件设计的开闭原则。
#### 注意事项
在使用状态模式时需要注意以下几点：
- 确保状态的数量不会太多，以免增加系统的复杂度。
- 明确各个状态之间的转换规则，避免状态混乱。
- 在状态模式中，状态的切换应该是明确的，不应该出现模糊不清的情况。
通过以上分析可以看出，状态模式是一种非常实用的设计模式，它可以帮助开发者更好地管理对象的状态及其相应的行为，尤其适合于那些行为随着状态变化而变化的场景。
