【設計モード】学習ノート14:状態モード(State)

本文はhttp://blog.csdn.net/shuangde800から
基本常識:戦略モードと状態モードは双子で、生まれた時に別れます
認識状態パターン
キャンディマシンがあるとします.その動作状態図は以下の通りです.

コードでキャンディマシンの機能を実現するには、ステータスモードを使用しない場合は、次の手順に従います.
1つの方法はクラスを作成することであり、その役割はステータスマシンであり、各動作に対して、条件文で各状態内でどの方法が最も適切であるかを決定する対応する方法を作成した.例えば「25銭を入れる」という動作に対して、対応する方法は以下の通りです.
 

//           ,  4   ,        
final static int SOLD_OUT= 0; //      
final static int NO_QUARTER = 1; //     
final static int HAS_QUARTER = 2;  //     
final static int SOLD = 3; //       
public void insertQurter() {
    
    //        ,         
    if (state == HAS_QUARTER) {
        // do something     
    } else  if (state == SOLD_OUT) {
        // do something     
    } else if (state == SOLD) {
        // do something     
    } else if (state == NO_QUARTER) {
        // do something     
    }
}

 
このような欠点:大量のifが発生します...else文は、コードが変更しにくく、拡張しにくい.
「オープン-クローズ」の原則を遵守していません
オブジェクトに一致しない
ステータス変換は条件文に隠されているため、明らかではありません.
変わる部分は包装していません
将来追加されるコードはバグを引き起こす可能性があります
新しいデザインを学ぶ時だ
ステータス・モードの定義
状態モードでは、オブジェクトが内部状態が変化したときにその動作を変更できます.オブジェクトはクラスを変更したように見えます.
このモードは状態を独立したクラスにカプセル化し,現在の状態を表すオブジェクトに動作を委任するため,動作は内部状態によって変化することを知っている.
Contex(コンテキスト):内部状態を持つクラスです.
Stateインタフェース:すべての特定の状態の共通インタフェースを定義します.いずれの状態もこの同じインタフェースを実現し,これにより状態間を互いに置き換えることができる.
ConcreteState(具体的な状態):Contextからの要求を処理する.各ConcreteStateは、要求に対する自身の実装を提供する.したがって,Contextが状態を変えると挙動も変化する.

ステータス・モードのクラス図はポリシー・モードとほぼ同じですが、それらの「意図」は異なります.
状態モードは、Contextが状態の変化に伴う挙動を変化することを可能にする.
ポリシーパターンは、通常、動作またはアルゴリズムでContextクラスを構成する.通常、あるContextクラスには最適なポリシーが1つしかありません.
状態モードを使用すると、通常、それは設計中のクラス数を大幅に増加させる.「一つのクラス、一つの責任」の原則から
ステータスモードでキャンディマシンを実現
ステータスクラス図:

1.Stateインタフェースを実現する

public interface State {
 
    //       
	public void insertQuarter(); //   
	public void ejectQuarter();  //   
	public void turnCrank();     //     
	public void dispense();      //    
}

2.具体的な状態を実現する

//        
public class NoQuarterState implements State {
    GumballMachine gumballMachine;
 
    public NoQuarterState(GumballMachine gumballMachine) {
        this.gumballMachine = gumballMachine;
    }
 
	public void insertQuarter() {
		System.out.println("You inserted a quarter");
		gumballMachine.setState(gumballMachine.getHasQuarterState());
	}
 
	public void ejectQuarter() {
		System.out.println("You haven't inserted a quarter");
	}
 
	public void turnCrank() {
		System.out.println("You turned, but there's no quarter");
	 }
 
	public void dispense() {
		System.out.println("You need to pay first");
	} 
 
	public String toString() {
		return "waiting for quarter";
	}
}

//        
public class HasQuarterState implements State {
	GumballMachine gumballMachine;
 
	public HasQuarterState(GumballMachine gumballMachine) {
		this.gumballMachine = gumballMachine;
	}
  
	public void insertQuarter() {
		System.out.println("You can't insert another quarter");
	}
 
	public void ejectQuarter() {
		System.out.println("Quarter returned");
		gumballMachine.setState(gumballMachine.getNoQuarterState());
	}
 
	public void turnCrank() {
		System.out.println("You turned...");
		gumballMachine.setState(gumballMachine.getSoldState());
	}

    public void dispense() {
        System.out.println("No gumball dispensed");
    }
 
	public String toString() {
		return "waiting for turn of crank";
	}
}

//        
public class SoldState implements State {
 
    GumballMachine gumballMachine;
 
    public SoldState(GumballMachine gumballMachine) {
        this.gumballMachine = gumballMachine;
    }
       
	public void insertQuarter() {
		System.out.println("Please wait, we're already giving you a gumball");
	}
 
	public void ejectQuarter() {
		System.out.println("Sorry, you already turned the crank");
	}
 
	public void turnCrank() {
		System.out.println("Turning twice doesn't get you another gumball!");
	}
 
	public void dispense() {
		gumballMachine.releaseBall();
		if (gumballMachine.getCount() > 0) {
			gumballMachine.setState(gumballMachine.getNoQuarterState());
		} else {
			System.out.println("Oops, out of gumballs!");
			gumballMachine.setState(gumballMachine.getSoldOutState());
		}
	}
 
	public String toString() {
		return "dispensing a gumball";
	}
}

.....
3.Contextの実装

public class GumballMachine {
 
	State soldOutState;
	State noQuarterState;
	State hasQuarterState;
	State soldState;
 
	State state = soldOutState;
	int count = 0;
 
	public GumballMachine(int numberGumballs) {
		soldOutState = new SoldOutState(this);
		noQuarterState = new NoQuarterState(this);
		hasQuarterState = new HasQuarterState(this);
		soldState = new SoldState(this);

		this.count = numberGumballs;
 		if (numberGumballs > 0) {
			state = noQuarterState;
		} 
	}
 
	public void insertQuarter() {
		state.insertQuarter();
	}
 
	public void ejectQuarter() {
		state.ejectQuarter();
	}
 
	public void turnCrank() {
		state.turnCrank();
		state.dispense();
	}

	void setState(State state) {
		this.state = state;
	}
 
	void releaseBall() {
		System.out.println("A gumball comes rolling out the slot...");
		if (count != 0) {
			count = count - 1;
		}
	}
 
	int getCount() {
		return count;
	}
 
	void refill(int count) {
		this.count = count;
		state = noQuarterState;
	}

    public State getState() {
        return state;
    }

    public State getSoldOutState() {
        return soldOutState;
    }

    public State getNoQuarterState() {
        return noQuarterState;
    }

    public State getHasQuarterState() {
        return hasQuarterState;
    }

    public State getSoldState() {
        return soldState;
    }
 
	public String toString() {
		StringBuffer result = new StringBuffer();
		result.append("
Mighty Gumball, Inc.");
		result.append("
Java-enabled Standing Gumball Model #2004");
		result.append("
Inventory: " + count + " gumball");
		if (count != 1) {
			result.append("s");
		}
		result.append("
");
		result.append("Machine is " + state + "
");
		return result.toString();
	}
}

4.テストクラス

public class GumballMachineTestDrive {

	public static void main(String[] args) {
		GumballMachine gumballMachine = new GumballMachine(5);

		System.out.println(gumballMachine);

		gumballMachine.insertQuarter();
		gumballMachine.turnCrank();

		System.out.println(gumballMachine);

		gumballMachine.insertQuarter();
		gumballMachine.turnCrank();
		gumballMachine.insertQuarter();
		gumballMachine.turnCrank();

		System.out.println(gumballMachine);
	}
}

このようなメリット:
1.各状態の行為を自分のクラスに局在化する
2.問題が発生しやすいif文を削除し、後日のメンテナンスを容易にする
3.各ステータスを「修正に対して閉じる」、キャンディマシンを「拡張に対して開く」、新しいステータスクラスを加えることができるため
4.キャンディの図をよりマッピングし、読みやすく理解しやすい新しいコードベースとクラス構造を作成する