对比Java设计模式编程中的状态模式和策略模式

为了能在Java应用程序中正确的使用状态模式和策略模式，开发人员需要清楚地知道这两种模式之间的区别。尽管状态模式和策略模式的结构非常相似，它们又同样遵循开闭原则，都代表着SOLID设计原则的'O'，但它们的意图是完全不同的。Java中的策略模式是对一组相关的算法进行封装，给调用方提供了运行时的灵活性。调用方可以在运行时选择不同的算法，而不用修改使用策略的那个Context类。使用策略模式的经典例子包括实现加密算法，压缩算法，以及排序算法。另一方面，状态模式使用一个对象可以在不同的状态下表现出不同的行为。真实世界里的对象也是有状态的，并且它们会随着状态的不同而有不同的表现，比方说自动售货机，它只会在hasCoin状态下才能出售物品，如果你不塞硬币进去它是不会售货的。现在你可以很清楚地看到策略模式和状态模式的区别了，它们的目的是不一样的。状态模式可以帮助对象来管理它的状态，而策略模式使得客户端可以选择不同的行为。还有一个不太容易看到的区别是，谁去驱动行为的改变。在策略模式中，是客户端驱动的，它给上下文信息提供了不同的策略，而在状态模式中，状态的迁移是由Context或者State对象自己来管理的。同样的，如果你在State对象里面进行状态的修改，它必须持有Context的引用，也就是说对自动售货机而言，它可以调用setState方法来修改当前Context的状态。另一方面，策略对象不会持有Context的引用 ，它的客户端将选中的策略传递给Context。策略模式和状态模式是最容易碰见的关于Java设计模式的面试题，在这篇关于Java设计模式的文章里，我们将会对这点进行详细的介绍。我们会探索这两种模式的相同点与不同点，这有助于提高你对这两种模式的理解。

状态模式和策略模式的相似点：
如果你看下策略模式和状态模式的UML图，它们看起来非常相似。在状态模式中，使用State对象来改变行为的的对象叫Context对象，类似的在策略模式中，使用Strategy对象来改变行为的对象也是Context对象。记住，客户端是和Context对象交互的。在状态模式中，Context代理了状态对象的方法调用，Context中的当前对象就是具体的状态对象，而在策略模式中，Context操作的也是策略对象，这个对象要么作为参数传入进来，要么是在创建Context对象的时候就已经提供了。

我们再来看一下这两种核心的Java设计模式的一些相似点：

状态模式和策略模式都很容易新增新的状态或者策略，而不会影响到使用它们的Context对象
两种模式都遵循开闭的设计原则，也就是说你的设计对扩展开放而对修改关闭。在这两个模式里，Context对修改是封闭的，新增状态或者策略，你不需要修改其它状态的Context对象，或者只需要很小的改动
正如状态模式中Context对象会有一个初始状态一样，策略模式中的Context通常也有一个默认的策略。
状态模式以不同的状态对象的方式来封装不同的行为，而策略模式以不同的策略对象来封装不同的行为。
这两种模式都依赖具体的子类来实现具体的行为。每一个具体的策略都扩展自一个抽象的策略类，每个状态也都是用来表示状态的接口或者抽象类的子类。

状态模式实例

public class WindowState {
  private String stateValue; 

  public WindowState(String stateValue) {
    this.stateValue = stateValue;
  } 

  public String getStateValue() {
    return stateValue;
  } 

  public void setStateValue(String stateValue) {
    this.stateValue = stateValue;
  } 

  public void handle() {
    /*
     * 根据不同状态做不同操作， 再切换状态
     */
    if ("窗口".equals(stateValue)) {
      switchWindow();
      this.stateValue = "全屏";
    } else if ("全屏".equals(stateValue)) {
      switchFullscreen();
      this.stateValue = "窗口";
    }
  } 

  private void switchWindow() {
    System.out.println("切换为窗口状态");
  } 

  private void switchFullscreen() {
    System.out.println("切换为全屏状态");
  } 

}

/**
 * 状态的使用
 */
public class WindowContext {
  private WindowState state; 

  public WindowContext(WindowState state) {
    this.state = state;
  } 

  public WindowState getState() {
    return state;
  } 

  public void setState(WindowState state) {
    this.state = state;
  } 

  public void switchState() {
    this.state.handle();
  }
}

/*
 * 状态(State)模式 行为型模式
 * 既改变对象的状态，又改变对象的行为
 * 根据状态，改变行为
 */
public class Test {
  public static void main(String[] args) {
    /*
     * 本例的 状态值只有两个，由状态类自身控制
     * 也可以把状态值的控制，交由客户端来设置
     */
    WindowContext context = new WindowContext(new WindowState("窗口"));
    context.switchState();
    context.switchState();
    context.switchState();
    context.switchState(); 

  }
}

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切换为窗口状态
切换为全屏状态
切换为窗口状态
切换为全屏状态

策略模式实例

/**
 * 商品促销
 * 本类为：收取现金的类
 */
public interface ICashSuper {
   double acceptCash(double money);
}

/**
 * 正常收取现金
 * @author stone
 *
 */
public class CashNormal implements ICashSuper { 

  @Override
  public double acceptCash(double money) {
    return money;
  } 

}

/**
 * 打折收取现金
 * @author stone
 *
 */
public class CashRebate implements ICashSuper {
  private double rebate; //折扣
  public CashRebate (double rebate) {
    this.rebate = rebate;
  } 

  @Override
  public double acceptCash(double money) {
    return new BigDecimal(money * rebate / 10).setScale(2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
  } 

}

/**
 * 让利返现 收取现金
 * @author stone
 *
 */
public class CashReturn implements ICashSuper {
  private double moneyCondition; //返现底限金额
  private double returnMoney; //返还金额
  public CashReturn(double moneyCondition, double returnMoney) {
    this.moneyCondition = moneyCondition;
    this.returnMoney = returnMoney;
  } 

  @Override
  public double acceptCash(double money) {//多重返利
    if (money >= moneyCondition) {
      return money - Math.floor(money / moneyCondition) * returnMoney;
    } else {
      return money;
    }
  } 

}

/**
 * 根据传递的的策略类，执行相应的行为
 */
public class CashContext {
  private ICashSuper casher; 

  public CashContext() { 

  } 

  public CashContext(ICashSuper casher) {
    this.casher = casher;
  } 

  public void setCasher(ICashSuper casher) {
    this.casher = casher;
  } 

  //根据具体的策略对象，调用它的算法行为
  public double acceptCash(double money) {
    return this.casher.acceptCash(money);
  } 

}

public class Test {
  public static void main(String[] args) {
    double money = 998; //原价
    CashContext cashContext = new CashContext(new CashNormal());
    System.out.println("原价：" + cashContext.acceptCash(money)); //通常 策略 

    cashContext.setCasher(new CashRebate(8.5));
    System.out.println("打85折：" + cashContext.acceptCash(money)); //折扣  策略  85折 

    cashContext.setCasher(new CashReturn(300, 50));
    System.out.println("满300 返50：" + cashContext.acceptCash(money)); //返现 策略  满300 返50 

  }
}

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原价：998.0
打85折：848.3
满300 返50：848.0

策略模式和状态模式的区别
我们已经了解到这两个模式在结构上非常相似，但它们仍有不同的地方。下面来看下它们之间一些关键的不同点。

• 策略模式封装了一系列的相关的算法，使用客户端可以在运行时通过组合和委托来使用不同的行为，而状态模式使得对象可以在不同的状态下展现出不同的行为。
• 这两个模式的另一个不同之处在于状态模式封装的是对象的状态，而策略模式封装的是一个算法或者策略。由于状态是和对象耦合在一起的，它无法重用，而通过策略或者算法独立于它的上下文，使得它们可以重复使用。
• 状态模式中，状态本身会包含Context的引用，从而实现状态迁移 ，但策略模式则没有Context的引用
• 具体的策略可以作为一个参数传递给使用它们的对象，比如说Collections.sort()接受一个Comparator，这是一个策略。另状态本身 是 Context对象的一部分，随着时间的迁移，Context对象会从一个状态迁移迁移到另一个状态下。
• 尽管两种模式都遵循了开闭原则，策略模式还遵循了单一职责原则，因为每个策略都 封装的是独立 的算法，不同的策略独立于其它策略。改变一个策略并不会影响到另一个策略的实现。
• 从理论上说，策略模式和状态模式还有一个不同，前者定义的是一个对象“如何”去做一件事情，比如说如何对数据进行排序，而另一方面，状态模式定义的是“什么”以及“何时“，比如说一个对象能做什么，某个时间点它处于哪个状态。
• 状态的迁移顺序在状态模式中是定义好的，而策略模式则没有这样的要求。客户端可以随便选择使用哪个策略。
• 常见的策略模式的例子都是封装算法，比如说排序算法，加密算法，或者压缩算法。如果你发现代码中需要使用到不同的算法，那么你可以考虑使用策略模式。而如果你需要管理状态进行状态间的迁移，而不希望嵌套许多条件语句，那么状态模式就是你的首选，因为它非常简单.
• 最后也是最重要的一个区别在于，策略模式是由客户端进行处理的，而状态的改变Context或者State对象都可以进行。

这就是关于Java中策略模式和状态模式的所有区别。正如我所说的，它们在UML图中看起来非常类似，两者都遵循了开闭原则，并且封装了行为。策略模式是用来封装算法或者策略的，它会在运行时作为参数或者组合对象来提供给Context对象，而状态模式则是用来管理状态迁移 的。