32.2 策略模式VS狀態模式 在行為類設計模式中，狀態模式和策略模式是親兄弟，兩者非常相似，我們先看看兩者的通用類圖，把兩者放在一起比較一下，如圖32-3所示。  圖32-3 策略模式（左）和狀態模式（右）的通用類圖 兩個類圖非常相似，都是通過Context類封裝一個具體的行為，都提供了一個封裝的方法，是高擴展性的設計模式。但根據兩者的定義，我們發現兩者的區別還是很明顯的：策略模式封裝的是不同的算法，算法之間沒有交互，以達到算法可以自由切換的目的；而狀態模式封裝的是不同的狀態，以達到狀態切換行為隨之發生改變的目的。這兩種模式雖然都有變換的行為，但是兩者的目標卻是不同的。我們舉例來說明兩者的不同點。 人只要生下來就有工作可做，人在孩童時期的主要工作就是玩耍（學習只是在人類具有了精神意識行為后才產生的）；成人時期的主要工作是養活自己，然后為社會做貢獻；老年時期的主要工作就是享受天倫之樂。按照策略模式來分析，這三種不同的工作方式就是三個不同的具體算法，隨著時光的推移工作內容隨之更替，這和對一堆數組的冒泡排序、快速排序、插入排序一樣，都是一系列的算法；而按照狀態模式進行設計，則認為人的狀態（孩童、成人、老人）產生了不同的行為結果，這里的行為都相同，都是工作，但是它們的實現方式確實不同，也就是產生的結果不同，看起來就像是類改變了。 32.2.1 策略模式實現人生 下面按照策略模式進行設計，先來看類圖，如圖32-4所示。 這是非常典型的策略模式，沒有太多的玄機，它定義了一個工作算法，然后有三個實現類：孩童工作、成年人工作和老年人工作。我們來看代碼，首先看抽象工作算法，如代碼清單32-19所示。  圖32-4 策略模式實現人生的類圖 代碼清單32-19 抽象工作算法 public?abstract?class?WorkAlgorithm?{ ?????//每個年齡段都必須完成的工作 ?????public?abstract?void?work(); } 無論如何，每個算法都必須實現work方法，完成對工作內容的定義，三個具體的工作算法如代碼清單32-20、32-21、32-22所示。 代碼清單32-20 孩童工作 public?class?ChildWork?extends?WorkAlgorithm?{ ?????//小孩的工作 ?????@Override ?????public?void?work()?{ ?????????????System.out.println("兒童的工作是玩耍！"); ?????} } 代碼清單32-21 成年人工作 public?class?AdultWork?extends?WorkAlgorithm?{ ?????//成年人的工作 ?????@Override ?????public?void?work()?{ ?????????????System.out.println("成年人的工作就是先養活自己，然后為社會做貢獻！"); ?????} } 代碼清單32-22 老年人工作 public?class?OldWork?extends?WorkAlgorithm?{ ?????//老年人的工作 ?????@Override ?????public?void?work()?{ ?????????????System.out.println("老年人的工作就是享受天倫之樂！"); ?????} } 我們再來看環境角色，如代碼清單32-23所示。 代碼清單32-23 環境角色 public?class?Context?{ ?????private?WorkAlgorithm?workMethod; ?????public?WorkAlgorithm?getWork()?{ ?????????????return?workMethod; ?????} ?????public?void?setWork(WorkAlgorithm?work)?{ ?????????????this.workMethod?=?work; ?????} ?????//每個算法都有必須具有的功能 ?????public?void?work(){ ?????????????workMethod.work(); ?????} } 我們編寫一個場景類來模擬該場景，如代碼清單32-24所示。 代碼清單32-24 場景類 public?class?Client?{ ?????public?static?void?main(String[]?args)?{ ?????????????//定義一個環境角色 ?????????????Context?context=new?Context(); ?????????????System.out.println("====兒童的主要工作====="); ?????????????context.setWork(new?ChildWork()); ?????????????context.work(); ?????????????System.out.println("\n====成年人的主要工作====="); ?????????????context.setWork(new?AdultWork()); ?????????????context.work(); ?????????????System.out.println("\n====老年人的主要工作====="); ?????????????context.setWork(new?OldWork()); ?????????????context.work();????? ?????} } 在這里我們把每個不同的工作內容作為不同的算法，分別是孩童工作、成年人工作、老年人工作算法，然后在場景類中根據不同的年齡段匹配不同的工作內容，其運行結果如下所示： ====兒童的主要工作===== 兒童的工作是玩耍！ ====成年人的主要工作===== 成年人的工作就是先養活自己，然后為社會做貢獻！ ====老年人的主要工作===== 老年人的工作就是享受天倫之樂！ 通過采用策略模式我們實現了“工作”這個策略的三種不同算法，算法可以自由切換，到底用哪個算法由調用者（高層模塊）決定。策略模式的使用重點是算法的自由切換——老的算法退休，新的算法上臺，對模塊的整體功能沒有非常大的改變，非常靈活。而如果想要增加一個新的算法，比如未出生嬰兒的工作，只要繼承WorkAlgorithm就可以了。 32.2.2 狀態模式實現人生 我們再來看看使用狀態模式是如何實現該需求的。隨著時間的變化，人的狀態變化了，同時引起了人的工作行為改變，完全符合狀態模式。我們來看類圖，如圖32-5所示。  圖32-5 狀態模式實現人生的類圖 這與策略模式非常相似，基本上就是幾個類名稱的修改而已，但是其中蘊藏的玄機就大了，看看代碼你就會明白。我們先來看抽象狀態類，如代碼清單32-25所示。 代碼清單32-25 人的抽象狀態 public?abstract?class?HumanState?{ ?????//指向一個具體的人 ?????protected?Human?human; ?????//設置一個具體的人 ?????public?void?setHuman(Human?_human){ ?????????????this.human?=?_human; ?????} ?????//不管人是什么狀態都要工作 ?????public?abstract?void?work(); } 抽象狀態定義了一個具體的人（human）必須進行工作（work），但是一個人在哪些狀態下完成哪些工作則是由子類來實現的。我們先來看孩童狀態，如代碼清單32-26所示。 代碼清單32-26 孩童狀態 public?class?ChildState?extends?HumanState{ ?????//兒童的工作就是玩耍 ?????public?void?work(){ ?????????????System.out.println("兒童的工作是玩耍！"); ?????????????super.human.setState(Human.ADULT_STATE); ?????} } ChildState類代表孩童狀態，在該狀態下的工作就是玩耍。讀者看著可能有點驚奇，在work方法中為什么要設置下一個狀態？因為我們的狀態變化都是單方向的，從孩童到成年人，然后到老年人，每個狀態轉換到其他狀態只有一個方向，因此會在這里看到work有兩個職責：完成工作邏輯和定義下一狀態。 我們再來看成年人狀態和老年人狀態，分別如代碼清單32-27、32-28所示。 代碼清單32-27 成年人狀態 public?class?AdultState?extends?HumanState?{ ?????//成年人的工作就是先養活自己，然后為社會做貢獻 ?????@Override ?????public?void?work()?{ ?????????????System.out.println("成年人的工作就是先養活自己，然后為社會做貢獻！"); ?????????????super.human.setState(Human.OLD_STATE); ?????} } 代碼清單32-28 老年人狀態 public?class?OldState?extends?HumanState?{ ?????//老年人的工作就是享受天倫之樂 ?????@Override ?????public?void?work()?{ ??????????System.out.println("老年人的工作就是享受天倫之樂！"); ?????} } 每一個HumanState的子類都代表了一種狀態，雖然實現的方法名work都相同，但是實現的內容卻不同，也就是在不同的狀態下行為隨之改變。我們來看環境角色是如何處理行為隨狀態的改變而改變的，如代碼清單32-29所示。 代碼清單32-29 環境角色 public?class?Human?{ ?????//定義人類都具備哪些狀態 ?????public?static?final?HumanState?CHIILD_STATE?=?new?ChildState(); ?????public?static?final?HumanState?ADULT_STATE?=?new?AdultState(); ?????public?static?final?HumanState?OLD_STATE?=?new?OldState(); ?????//定義一個人的狀態 ?????private?HumanState?state; ?????//設置一個狀態 ?????public?void?setState(HumanState?_state){ ?????????????this.state?=?_state; ?????????????this.state.setHuman(this); ?????} ?????//人類的工作 ?????public?void?work(){ ?????????????this.state.work(); ?????} } 定義一個Human類代表人類，也就是狀態模式中的環境角色，每個人都會經歷從孩童到成年人再到老年人這樣一個狀態過渡（當然了，老頑童周伯通的情況我們就沒有考慮進來），隨著狀態的改變，行為也改變。我們來看場景類，如代碼清單32-30所示。 代碼清單32-30 場景類 public?class?Client?{ ?????public?static?void?main(String[]?args)?{ ?????????????//定義一個普通的人 ?????????????Human?human?=?new?Human(); ?????????????//設置一個人的初始狀態 ?????????????human.setState(new?ChildState()); ?????????????System.out.println("====兒童的主要工作====="); ?????????????human.work(); ?????????????System.out.println("\n====成年人的主要工作====="); ?????????????human.work(); ?????????????System.out.println("\n====老年人的主要工作====="); ?????????????human.work(); ?????} } 運行結果如下所示： ====兒童的主要工作===== 兒童的工作是玩耍！ ====成年人的主要工作===== 成年人的工作就是先養活自己，然后為社會做貢獻！ ====老年人的主要工作===== 老年人的工作就是享受天倫之樂！ 運行結果與策略模式相同，但是兩者的分析角度是大相徑庭的。策略模式的實現是通過分析每個人的工作方式的不同而得出三個不同的算法邏輯，狀態模式則是從人的生長規律來分析，每個狀態對應了不同的行為，狀態改變后行為也隨之改變。從以上示例中我們也可以看出，對于相同的業務需求，有很多種實現方法，問題的重點是業務關注的是什么，是人的生長規律還是工作邏輯？找準了業務的焦點，才能選擇一個好的設計模式。 32.2.3 小結 從例子中我們可以看出策略模式和狀態模式確實非常相似，稱之為親兄弟亦不為過，但是這兩者還是存在著非常大的差別，而且也是很容易區分的。 ● 環境角色的職責不同 兩者都有一個叫做Context環境角色的類，但是兩者的區別很大，策略模式的環境角色只是一個委托作用，負責算法的替換；而狀態模式的環境角色不僅僅是委托行為，它還具有登記狀態變化的功能，與具體的狀態類協作，共同完成狀態切換行為隨之切換的任務。 ● 解決問題的重點不同 策略模式旨在解決內部算法如何改變的問題，也就是將內部算法的改變對外界的影響降低到最小，它保證的是算法可以自由地切換；而狀態模式旨在解決內在狀態的改變而引起行為改變的問題，它的出發點是事物的狀態，封裝狀態而暴露行為，一個對象的狀態改變，從外界來看就好像是行為改變。 ● 解決問題的方法不同 策略模式只是確保算法可以自由切換，但是什么時候用什么算法它決定不了；而狀態模式對外暴露的是行為，狀態的變化一般是由環境角色和具體狀態共同完成的，也就是說狀態模式封裝了狀態的變化而暴露了不同的行為或行為結果。 ● 應用場景不同 兩者都能實現前面例子中的場景，但并不表示兩者的應用場景相同，這只是為了更好地展示出兩者的不同而設計的一個場景。我們來想一下策略模式和狀態模式的使用場景有什么不同，策略模式只是一個算法的封裝，可以是一個有意義的對象，也可以是一個無意義的邏輯片段，比如MD5加密算法，它是一個有意義的對象嗎？不是，它只是我們數學上的一個公式的相關實現，它是一個算法，同時DES算法、RSA算法等都是具體的算法，也就是說它們都是一個抽象算法的具體實現類，從這點來看策略模式是一系列平行的、可相互替換的算法封裝后的結果，這就限定了它的應用場景：算法必須是平行的，否則策略模式就封裝了一堆垃圾，產生了“壞味道”。狀態模式則要求有一系列狀態發生變化的場景，它要求的是有狀態且有行為的場景，也就是一個對象必須具有二維（狀態和行為）描述才能采用狀態模式，如果只有狀態而沒有行為，則狀態的變化就失去了意義。 ● 復雜度不同 通常策略模式比較簡單，這里的簡單指的是結構簡單，擴展比較容易，而且代碼也容易閱讀。當然，一個具體的算法也可以寫得很復雜，只有具備很高深的數學、物理等知識的人才可以看懂，這也是允許的，我們只是說從設計模式的角度來分析，它是很容易被看懂的。而狀態模式則通常比較復雜，因為它要從兩個角色看到一個對象狀態和行為的改變，也就是說它封裝的是變化，要知道變化是無窮盡的，因此相對來說狀態模式通常都比較復雜，涉及面很多，雖然也很容易擴展，但是一般不會進行大規模的擴張和修正。