1. 前言

狀態(tài)模式一般是用在對(duì)象內(nèi)部的狀態(tài)流轉(zhuǎn)場(chǎng)景中，用來實(shí)現(xiàn)狀態(tài)機(jī)。

什么是狀態(tài)機(jī)呢？
狀態(tài)機(jī)是對(duì)狀態(tài)轉(zhuǎn)移的抽象，由事件、狀態(tài)、動(dòng)作組成，事件有時(shí)候也被稱為轉(zhuǎn)移事件或者轉(zhuǎn)移，當(dāng)事件觸發(fā)時(shí)，可以將狀態(tài)由一個(gè)狀態(tài)變更為另一個(gè)狀態(tài)，并執(zhí)行動(dòng)作。其中，事件和狀態(tài)是必須存在的，動(dòng)作可以不要。

下面是一張狀態(tài)圖，表達(dá)的就是一個(gè)狀態(tài)機(jī)的模型。

通俗來講，就是對(duì)狀態(tài)的變更做了一定的限制，不能隨意的修改狀態(tài)，而是只有處于某個(gè)特定的狀態(tài)時(shí)，才能變更到另一個(gè)特定的狀態(tài)。

2.狀態(tài)模式

狀態(tài)模式將狀態(tài)抽象成一個(gè)個(gè)的狀態(tài)對(duì)象，狀態(tài)機(jī)當(dāng)前持有某個(gè)狀態(tài)對(duì)象，就表示當(dāng)前的狀態(tài)機(jī)處于什么狀態(tài)。
然后將事件處理為一個(gè)個(gè)的方法，每個(gè)方法中會(huì)操作狀態(tài)機(jī)修改狀態(tài)，有需要的情況下，在修改狀態(tài)的同時(shí)還可以執(zhí)行某些動(dòng)作。

把通用部分提取出來后，可以得到這樣一個(gè)通用類圖：

可以看到上面的StateMachine和State關(guān)系是雙向的，這是因?yàn)?strong>狀態(tài)機(jī)需要持有狀態(tài)對(duì)象來表示當(dāng)前狀態(tài)，以及通過當(dāng)前的狀態(tài)對(duì)象中的方法進(jìn)行狀態(tài)的流轉(zhuǎn)，而流轉(zhuǎn)的結(jié)果需要重新set到狀態(tài)機(jī)中，又要求State必須持有狀態(tài)機(jī)對(duì)象。
當(dāng)然，這里State對(duì)StateMachine的關(guān)系也可以通過依賴來表示。

2.1.訂單狀態(tài)流轉(zhuǎn)案例

假設(shè)現(xiàn)在有一個(gè)商品訂單的狀態(tài)流轉(zhuǎn)需求，狀態(tài)圖如下：

這里沒有加退款的狀態(tài)，后續(xù)的拓展例子上會(huì)加上，用這種方式來體驗(yàn)狀態(tài)模式的拓展性。

我們拿著這個(gè)圖的時(shí)候，可以簡(jiǎn)單的在腦海里面過一遍如果通過if/else或者switch來做，應(yīng)該要怎么寫，后續(xù)如果想把退款的狀態(tài)加入進(jìn)去又該怎么拓展，這種方式應(yīng)該大家都會(huì)，就不在這里贅述了。

接下來，就一步步的通過狀態(tài)模式來實(shí)現(xiàn)這么一個(gè)狀態(tài)機(jī)。

2.1.1.狀態(tài)枚舉定義

定義狀態(tài)枚舉主要是為了統(tǒng)一狀態(tài)常量，因?yàn)橛唵问切枰鋷斓模覀冊(cè)诔志没綌?shù)據(jù)庫時(shí)，不能把狀態(tài)對(duì)象保存進(jìn)去，所以會(huì)涉及到狀態(tài)常量與狀態(tài)對(duì)象的互相轉(zhuǎn)換。定義的枚舉如下：

import lombok.Getter;

@Getter
public enum OrderStateEnum {
    WAIT_PAYMENT(1, "待支付"),
    WAIT_DELIVER(2, "待發(fā)貨"),
    WAIT_RECEIVE(3, "待收貨"),
    RECEIVED(4, "已收貨"),
    CANCEL(5, "已取消");

    private final int state;
    private final String desc;

    OrderStateEnum(int state, String desc) {
        this.state = state;
        this.desc = desc;
    }

    public int getState() {
        return state;
    }

    public String getDesc() {
        return desc;
    }
}

2.1.2.狀態(tài)接口與實(shí)現(xiàn)

先上代碼：

public interface OrderState {

    OrderStateEnum orderStateType();
    
    default void pay(OrderStateMachine stateMachine) {
        System.out.println("|--當(dāng)前訂單狀態(tài)不支持支付，已忽略");
    }
    default void cancel(OrderStateMachine stateMachine) {
        System.out.println("|--當(dāng)前訂單狀態(tài)不支持取消，已忽略");
    }
    default void deliver(OrderStateMachine stateMachine) {
        System.out.println("|--當(dāng)前訂單狀態(tài)不支持發(fā)貨，已忽略");
    }
    default void receive(OrderStateMachine stateMachine) {
        System.out.println("|--當(dāng)前訂單狀態(tài)不支持收貨，已忽略");
    }
}

接口中定義的pay,cancel等方法就是事件，供子類進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，相信大家也發(fā)現(xiàn)了，這些事件沒有定義成抽象方法，而是通過default定義成了一個(gè)實(shí)例方法。不太清楚為什么的同學(xué)，可以先思考一下為什么要這么定義。

其實(shí)這么定義的好處是各個(gè)狀態(tài)子類只需要實(shí)現(xiàn)自己需要的方法，而不用把所有的方法都實(shí)現(xiàn)一遍，這種做法在Spring中也比較常見，在JDK8之前通常是用xxxWrapper來實(shí)現(xiàn)的，JDK8之后就重構(gòu)為直接使用default方法來實(shí)現(xiàn)了。

舉個(gè)例子：后續(xù)如果需要加入退款狀態(tài)，接口中也會(huì)新增一個(gè)提交退款的事件，在各個(gè)子類中，選擇需要實(shí)現(xiàn)提交退款事件的狀態(tài)子類進(jìn)行重寫即可，而不需要所有的子類都重寫。

有多少個(gè)狀態(tài)，就有多少個(gè)實(shí)現(xiàn)類，并按照上面的狀態(tài)圖，在對(duì)應(yīng)的狀態(tài)中實(shí)現(xiàn)自己需要的事件。

• 待支付狀態(tài)：有支付和取消兩種事件

  public class WaitPaymentState implements OrderState {
  
      @Override
      public OrderStateEnum orderStateType() {
          return OrderStateEnum.WAIT_PAYMENT;
      }
  
      @Override
      public void pay(OrderStateMachine stateMachine) {
          stateMachine.setCurrentState(new WaitDeliverState());
      }
  
      @Override
      public void cancel(OrderStateMachine stateMachine) {
          stateMachine.setCurrentState(new CancelState());
      }
  }
  

• 待發(fā)貨狀態(tài)：有發(fā)貨事件

  public class WaitDeliverState implements OrderState {
  
      @Override
      public OrderStateEnum orderStateType() {
          return OrderStateEnum.WAIT_DELIVER;
      }
  
      @Override
      public void deliver(OrderStateMachine stateMachine) {
          stateMachine.setCurrentState(new WaitReceiveState());
      }
  }
  

• 待收貨狀態(tài)：有收貨事件

  public class WaitReceiveState implements OrderState {
  
      @Override
      public OrderStateEnum orderStateType() {
          return OrderStateEnum.WAIT_RECEIVE;
      }
  
      @Override
      public void receive(OrderStateMachine stateMachine) {
          stateMachine.setCurrentState(new ReceivedState());
      }
  }
  

• 已收貨狀態(tài)：狀態(tài)結(jié)束點(diǎn)，沒有其他事件

  public class ReceivedState implements OrderState {
  
      @Override
      public OrderStateEnum orderStateType() {
          return OrderStateEnum.RECEIVED;
      }
  
  }
  

• 取消狀態(tài)：狀態(tài)結(jié)束點(diǎn)，沒有其他事件

  public class CancelState implements OrderState {
  
      @Override
      public OrderStateEnum orderStateType() {
          return OrderStateEnum.CANCEL;
      }
  }
  

2.1.3.狀態(tài)機(jī)

狀態(tài)機(jī)中需要持有當(dāng)前狀態(tài)對(duì)象，同時(shí)需要把狀態(tài)接口中的事件同步定義到狀態(tài)機(jī)中，以便外部業(yè)務(wù)對(duì)象調(diào)用。
除此之外，狀態(tài)枚舉常量與狀態(tài)對(duì)象之間的映射關(guān)系也可以直接配置在當(dāng)前狀態(tài)機(jī)中，功能更加內(nèi)聚。

public class OrderStateMachine {

    public static final Map<OrderStateEnum, OrderState> ORDER_STATE_MAP = new HashMap<>();

    static {
        ORDER_STATE_MAP.put(OrderStateEnum.WAIT_PAYMENT, new WaitPaymentState());
        ORDER_STATE_MAP.put(OrderStateEnum.WAIT_DELIVER, new WaitDeliverState());
        ORDER_STATE_MAP.put(OrderStateEnum.WAIT_RECEIVE, new WaitReceiveState());
        ORDER_STATE_MAP.put(OrderStateEnum.RECEIVED, new ReceivedState());
        ORDER_STATE_MAP.put(OrderStateEnum.CANCEL, new CancelState());
    }

    private OrderState currentState;

    public OrderStateMachine(OrderStateEnum orderStateEnum) {
        this.currentState = ORDER_STATE_MAP.get(orderStateEnum);
    }

    public OrderState getCurrentState() {
        return currentState;
    }

    public void setCurrentState(OrderState currentState) {
        this.currentState = currentState;
    }

    void pay() {
        currentState.pay(this);
    }

    void deliver() {
        currentState.deliver(this);
    }

    void receive() {
        currentState.receive(this);
    }

    void cancel() {
        currentState.cancel(this);
    }

}

2.1.4.測(cè)試

做一下狀態(tài)機(jī)的測(cè)試，由于打印的日志重復(fù)度很高，這里取了個(gè)巧，將函數(shù)作為參數(shù)封裝了一下：

public class OrderService {

    public static void main(String[] args) {
        OrderStateMachine stateMachine = new OrderStateMachine(OrderStateEnum.WAIT_DELIVER);

        invoke(stateMachine::pay, "用戶支付", stateMachine);
        invoke(stateMachine::deliver, "商家發(fā)貨", stateMachine);
        invoke(stateMachine::receive, "用戶收貨", stateMachine);
        invoke(stateMachine::cancel, "取消支付", stateMachine);
    }

    public static void invoke(Runnable runnable, String desc, OrderStateMachine stateMachine) {
        System.out.println(desc + "前訂單狀態(tài): " + stateMachine.getCurrentState().orderStateType().getDesc());
        runnable.run();
        System.out.println(desc + "后訂單狀態(tài): " + stateMachine.getCurrentState().orderStateType().getDesc());
        System.out.println("------------------");
    }
}

以待發(fā)貨作為狀態(tài)常量創(chuàng)建了一個(gè)狀態(tài)機(jī)，狀態(tài)機(jī)當(dāng)前的狀態(tài)就是待發(fā)貨，下面的四個(gè)調(diào)用中，第1,4個(gè)是不會(huì)改變狀態(tài)的，第2,3個(gè)會(huì)改變狀態(tài)，下面以執(zhí)行結(jié)果來驗(yàn)證猜測(cè)：

用戶支付前訂單狀態(tài): 待發(fā)貨
|--當(dāng)前訂單狀態(tài)不支持支付，已忽略
用戶支付后訂單狀態(tài): 待發(fā)貨
------------------
商家發(fā)貨前訂單狀態(tài): 待發(fā)貨
商家發(fā)貨后訂單狀態(tài): 待收貨
------------------
用戶收貨前訂單狀態(tài): 待收貨
用戶收貨后訂單狀態(tài): 已收貨
------------------
取消支付前訂單狀態(tài): 已收貨
|--當(dāng)前訂單狀態(tài)不支持取消，已忽略
取消支付后訂單狀態(tài): 已收貨
------------------

2.2.退款狀態(tài)的拓展

通過狀態(tài)模式來實(shí)現(xiàn)狀態(tài)機(jī)，看重的就是它帶來的拓展性和易維護(hù)性，所以在原有的基礎(chǔ)上，加上退款的事件和狀態(tài)，一起看看需要做些什么事。

2.2.1.代碼拓展

下面是加入了退款的狀態(tài)圖：

通過狀態(tài)圖可以看到，需要加入：

• 兩個(gè)狀態(tài)：退款中和已退款
• 兩個(gè)事件：申請(qǐng)退款和確認(rèn)退款
• 原有狀態(tài)拓展：待發(fā)貨、待收貨、已收貨 3個(gè)狀態(tài)中都需要引入申請(qǐng)退款事件

綜上，一步一步的拓展代碼：

• 第一步：拓展枚舉常量

  public enum OrderStateEnum {
      WAIT_PAYMENT(1, "待支付"),
      WAIT_DELIVER(2, "待發(fā)貨"),
      WAIT_RECEIVE(3, "待收貨"),
      RECEIVED(4, "已收貨"),
      CANCEL(5, "已取消"),
      REFUNDING(6, "退款中"),
      REFUNDED(7, "已退款"),
      ;
  	// 省略后續(xù)代碼……
  }
  

• 第二步：拓展?fàn)顟B(tài)接口

  public interface OrderState {
      // 省略已有代碼……
  
      default void refund(OrderStateMachine stateMachine) {
          System.out.println("|--當(dāng)前訂單狀態(tài)不支持退款，已忽略");
      }
  
      default void confirmRefund(OrderStateMachine stateMachine) {
          System.out.println("當(dāng)前訂單狀態(tài)不支持確認(rèn)退款，已忽略");
      }
  }
  

• 第三步：新增兩個(gè)狀態(tài)，退款中與已退款

public class RefundingState implements OrderState {

    @Override
    public OrderStateEnum name() {
        return OrderStateEnum.REFUNDING;
    }

    @Override
    public void confirmRefund(OrderStateMachine stateMachine) {
        stateMachine.setCurrentState(new RefundedState());
    }
}

public class RefundedState implements OrderState {

    @Override
    public OrderStateEnum name() {
        return OrderStateEnum.REFUNDED;
    }
}

• 第四步：拓展原有狀態(tài)，待發(fā)貨，待收貨，已收貨

public class WaitDeliverState implements OrderState {
    // 省略已有代碼……
    
    @Override
    public void refund(OrderStateMachine stateMachine) {
        stateMachine.setCurrentState(new RefundingState());
    }
}

public class WaitReceiveState implements OrderState {
    // 省略已有代碼……
    
    @Override
    public void refund(OrderStateMachine stateMachine) {
        stateMachine.setCurrentState(new RefundingState());
    }

}

public class ReceivedState implements OrderState {
    // 省略已有代碼……

    @Override
    public void refund(OrderStateMachine stateMachine) {
        stateMachine.setCurrentState(new RefundingState());
    }

}

• 第五步：拓展?fàn)顟B(tài)機(jī)

public class OrderStateMachine {

    public static final Map<OrderStateEnum, OrderState> ORDER_STATE_MAP = new HashMap<>();

    static {
          // 省略已有狀態(tài)……
        ORDER_STATE_MAP.put(OrderStateEnum.REFUNDING, new RefundingState());
        ORDER_STATE_MAP.put(OrderStateEnum.REFUNDED, new RefundedState());
    }

    // 省略已有方法……

    void refund() {
        currentState.refund(this);
    }

    void confirmRefund() {
        currentState.confirmRefund(this);
    }
}

2.2.2.測(cè)試

在上面的代碼中可以看到，都是在對(duì)配置進(jìn)行追加，而沒有對(duì)原有的邏輯做任何的修改，然后寫一個(gè)測(cè)試：

public class OrderService {

    public static void main(String[] args) {
        OrderStateMachine stateMachine = new OrderStateMachine(OrderStateEnum.WAIT_DELIVER);

        invoke(stateMachine::pay, "用戶支付", stateMachine);
        invoke(stateMachine::deliver, "商家發(fā)貨", stateMachine);
        invoke(stateMachine::receive, "用戶收貨", stateMachine);
        invoke(stateMachine::cancel, "取消支付", stateMachine);
        invoke(stateMachine::refund, "申請(qǐng)退款", stateMachine);
        invoke(stateMachine::confirmRefund, "確認(rèn)退款", stateMachine);
    }

    public static void invoke(Runnable runnable, String desc, OrderStateMachine stateMachine) {
        System.out.println(desc + "前訂單狀態(tài): " + stateMachine.getCurrentState().orderStateType().getDesc());
        runnable.run();
        System.out.println(desc + "后訂單狀態(tài): " + stateMachine.getCurrentState().orderStateType().getDesc());
        System.out.println("------------------");
    }

}

查看日志，是否觸發(fā)退款：

用戶支付前訂單狀態(tài): 待發(fā)貨
|--當(dāng)前訂單狀態(tài)不支持支付，已忽略
用戶支付后訂單狀態(tài): 待發(fā)貨
------------------
商家發(fā)貨前訂單狀態(tài): 待發(fā)貨
商家發(fā)貨后訂單狀態(tài): 待收貨
------------------
用戶收貨前訂單狀態(tài): 待收貨
用戶收貨后訂單狀態(tài): 已收貨
------------------
取消支付前訂單狀態(tài): 已收貨
|--當(dāng)前訂單狀態(tài)不支持取消，已忽略
取消支付后訂單狀態(tài): 已收貨
------------------
申請(qǐng)退款前訂單狀態(tài): 已收貨
申請(qǐng)退款后訂單狀態(tài): 退款中
------------------
確認(rèn)退款前訂單狀態(tài): 退款中
確認(rèn)退款后訂單狀態(tài): 已退款
------------------

2.3.小結(jié)

從上面的代碼可以看到，通過狀態(tài)模式可以很輕松的對(duì)狀態(tài)進(jìn)行拓展。

不過上面的例子中沒有對(duì)狀態(tài)機(jī)中的動(dòng)作進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，其實(shí)動(dòng)作和狀態(tài)轉(zhuǎn)換的邏輯放在一起就可以了，即通過事件（方法調(diào)用） 可以變更狀態(tài)，同時(shí)也能夠觸發(fā)對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。

此外，代碼中只是狀態(tài)機(jī)的流程，實(shí)際的開發(fā)中應(yīng)該將狀態(tài)機(jī)關(guān)聯(lián)到對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)實(shí)體中，通過業(yè)務(wù)實(shí)體的實(shí)時(shí)狀態(tài)來創(chuàng)建狀態(tài)機(jī)，在完成狀態(tài)流轉(zhuǎn)之后再將狀態(tài)更新到業(yè)務(wù)實(shí)體中。

3.總結(jié)

本篇主要講述了如何通過狀態(tài)模式來實(shí)現(xiàn)一個(gè)狀態(tài)機(jī)。狀態(tài)模式的實(shí)現(xiàn)，代碼結(jié)構(gòu)清晰（相對(duì)于if/else,switch）拓展性強(qiáng)，同時(shí)也起到了良好的封裝效果（狀態(tài)在狀態(tài)機(jī)內(nèi)部流轉(zhuǎn)，業(yè)務(wù)流程不需要關(guān)心狀態(tài)到底是怎么流轉(zhuǎn)的）。

當(dāng)然缺點(diǎn)就是類膨脹問題，類會(huì)比較多，如果狀態(tài)非常復(fù)雜的情況下，也可以采取其他辦法來實(shí)現(xiàn)狀態(tài)機(jī)，例如查表法。

總之，要分析并實(shí)現(xiàn)一個(gè)業(yè)務(wù)流程中的狀態(tài)流轉(zhuǎn)的時(shí)候，先畫出狀態(tài)圖，以狀態(tài)圖為指導(dǎo)來選擇狀態(tài)機(jī)的實(shí)現(xiàn)方式即可，在狀態(tài)相對(duì)不那么復(fù)雜的情況下，可以優(yōu)先考慮使用狀態(tài)模式。

附:《【UML建?！繝顟B(tài)圖（State Machine Diagram）》文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-657998.html

到了這里，關(guān)于【設(shè)計(jì)模式】訂單狀態(tài)流傳中的狀態(tài)機(jī)與狀態(tài)模式的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！