行为型：状态模式

目录

1、核心思想

2、实现方式

2.1 模式结构

2.2 实现案例

3、优缺点分析

4、适用场景

5、注意事项

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1、核心思想

目的：将状态相关逻辑封装到独立的类中，消除复杂的条件分支，状态的切换由具体状态类自身管理

举例：

1> 交通灯红绿黄切换

2> 台灯通电与断电切换

2、实现方式

2.1 模式结构

三个核心角色：

•  State（状态接口）​：定义通用的状态规范标准，其中处理请求方法handle()将系统环境Context作为参数传入。
• ConcreteStateA、ConcreteStateB、ConcreteStateC（状态实现A、状态实现B、状态实现C）​：具体的状态实现类，定义该状态下的行为，并可触发状态转换。
• Context（系统环境）​：系统的环境，持有当前状态的引用，提供修改状态的方法setState()，对外暴露请求发起方法request()

2.2 实现案例

假设电梯有运行中、停止、故障三种状态，不同状态下对开门、关门的响应不同

//1、状态接口
public interface ElevatorState {void openDoor();void closeDoor();void run();void stop();
}//2、状态实现类
// 停止状态
public class StoppedState implements ElevatorState {@Overridepublic void openDoor() {System.out.println("开门成功（已停止）");}@Overridepublic void closeDoor() {System.out.println("关门成功（已停止）");}@Overridepublic void run() {System.out.println("电梯开始运行");}@Overridepublic void stop() {System.out.println("电梯已是停止状态");}
}// 运行状态
public class RunningState implements ElevatorState {@Overridepublic void openDoor() {System.out.println("运行中禁止开门！");}@Overridepublic void closeDoor() {System.out.println("门已关闭（运行中）");}@Overridepublic void run() {System.out.println("电梯已在运行中");}@Overridepublic void stop() {System.out.println("电梯停止运行");}
}// 故障状态
public class ErrorState implements ElevatorState {@Overridepublic void openDoor() {System.out.println("故障中，禁止操作！");}@Overridepublic void closeDoor() {System.out.println("故障中，禁止操作！");}@Overridepublic void run() {System.out.println("故障中，禁止操作！");}@Overridepublic void stop() {System.out.println("故障中，禁止操作！");}
}//3、系统环境类：电梯控制器
public class ElevatorController {private ElevatorState currentState;public ElevatorController() {currentState = new StoppedState(); // 初始状态为停止}public void setState(ElevatorState state) {this.currentState = state;}public void openDoor() {currentState.openDoor();}public void closeDoor() {currentState.closeDoor();}public void run() {currentState.run();// 状态切换逻辑可在此或具体状态中实现}public void stop() {currentState.stop();}
}//4、客户端
public class Client {public static void main(String[] args) {ElevatorController elevator = new ElevatorController();elevator.openDoor();   // 输出：开门成功（已停止）elevator.run();        // 输出：电梯开始运行elevator.openDoor();   // 输出：运行中禁止开门！elevator.stop();       // 输出：电梯停止运行}
}

3、优缺点分析

优点：

• 单一职责原则：每个状态类的职责明确，代码清晰。

• 开闭原则：新增状态无需修改现有代码。

• 消除条件分支：用多态代替复杂的 if-else 逻辑。

• 状态转换内聚：状态切换逻辑封装在状态类中，避免分散在多个地方。

缺点：

• 类数量增加：每个状态需要一个类，可能导致类膨胀。

• 状态转换复杂度：若状态间转换逻辑复杂，可能增加维护难度。

• 上下文依赖：状态类可能需要反向引用上下文（Context），导致耦合。

4、适用场景

• 对象行为依赖状态

  • 例如：订单状态（待支付、已发货、已完成）、游戏角色状态（站立、奔跑、跳跃）。

• 需要频繁切换状态

  • 例如：线程生命周期管理（新建、运行、阻塞、终止）。

• 替代复杂的状态条件判断

  • 例如：工作流引擎、电梯控制、交通灯系统。

实际应用：

• Java线程状态管理

  Thread 类的状态（NEW, RUNNABLE, BLOCKED等）通过内部状态转换控制行为。

• Spring状态机（State Machine）

  用于实现复杂的状态转换逻辑，如订单流程、审批流程。

• 游戏开发

  角色状态（移动、攻击、防御）通过状态模式切换动画和逻辑。

5、注意事项

• 避免状态膨胀：若状态过多，可考虑组合模式或子状态划分。

• 状态初始化：确保上下文对象的初始状态正确设置。

• 线程安全：多线程环境下需保证状态转换的原子性（如加锁）。