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title: 'State 狀態 模式'
disqus: kyleAlien
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State 狀態 模式
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## Overview of Content

如有引用參考請詳註出處，感謝 :smile:

> 當一個物件內部**改變狀態時，像是改變了整個類別**

:::success
* 如果喜歡讀更好看一點的網頁版本，可以到我新做的網站 [**DevTech Ascendancy Hub**](https://devtechascendancy.com/)

本篇文章對應的是 [**State 狀態模式 | 實現解說 | 物件導向設計**](https://devtechascendancy.com/object-oriented_design_state/)
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[TOC]

## State 設計使用場景

1. **物件 ++行為取決於狀態時++**，也就是 **同樣的行為，在不同狀態下會有不一樣的實作**

:::info
* **行為受狀態約束時**，可以很好的使用這個設計

> **但建議狀態不要超過 5 個以上**
:::

2. 大量 `if/else` or `switch/case` 在判斷狀態，再透過狀態來決定行為時

### State 定義 & UML 建模

* **State 定義**

**一個物件內部狀態改變時**，**允許對相同行為有不同動作**，看起來像是改變了物件

* **State UML** 與 [**策略模式**](https://hackmd.io/XCp8xyAdQ5Wd5GTwphFB6A) 幾乎相同，但是 **++它不可相互取代++ 每種狀態都有特殊意義**

| 類 | 功能 |
| -------- | -------- |
| `Context` | **環境角色，負責具體狀態的切換（商業邏輯）** |
| `IState` | 共同行為的抽象宣告 |
| `ConstateA、B` | **它有兩個責任**：具體行為的實作（當前狀態）、狀態切換的行為（過渡到令一個狀態） |

> 

:::success
* `State` & `Stragety` 設計差異 ?

主要要概念上的差異，**State 每個實作都是 ++無法互相取代++，每個狀態之間有關係，並且每個狀態要過渡到個別不同狀態（當前 -> 下一個狀態）**
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### State 設計 - 優缺點

* **State 設計優點**

* 保證 **狀態的擴充性**

* 保證 可維護性(不會影響到之前的正常功能)

:::success
* 狀態模式 配合 建造者模式，可以起到一個很好的封裝作用

> 可以依照建造順序產生多種不同狀態
:::

* **State 設計缺點**

* 狀態增加時必定會增加其子類

## State 實現

### 謂何要使用 State 設計？

* 在實現 State 設計之前我們先來看看問題點在哪，為何我們要使用 State 設計

從下面的程式中可以看出，它把所有功能都集合在 `McuControl`，如果需要修改、新增狀態，就必須修改已經完成的 Function

:::warning
* 問題點 ?

新增狀態時，須手動修改已完成的類，並不符合開閉原則
:::

    class McuControl {
        enum class State {
            ON,
            OFF
        }

        private var curState = State.OFF
        fun setState(state: State) {
            if (state != curState) {
                curState = state
            }
        }

        fun start() {
            when (curState) {
                State.ON -> println("MCU already on.")
                State.OFF -> println("MCU turn on.")
            }
        }

        fun stop() {
            when (curState) {
                State.ON -> println("MCU turn off.")
                State.OFF -> println("MCU already off.")
            }
        }

        fun showLed() {
            when (curState) {
                State.ON -> println("Shiny ~ Shiny ~ Shiny ~.")
                State.OFF -> println("Turn on MCU first.")
            }
        }
    }

### State 標準實現

1. **`IState` 類**：透過 `IControl` 類，宣告 **狀態的共同方法**，也就是 **所有狀態的行為**

    // IState.java

    public interface IControl {
        void start();

        void stop();

        void showLed();
    }

2. **`ConstateA、B` 類**：具體實現 `IControl` 類的細節，這裡有兩個重點，^1.^ 實現 MCU 個 On/Off 兩種狀態 **針對這兩種狀況作出不同反應**、^2.^ **透過環境角色切換狀態**

> 狀態的切換（過渡）是狀態模式很重要的一件事情！

    // 開啟模式
    class PowerOnMode(private val context: Context) : IControl {

        override fun start() {
            // 透過狀態角色 切換狀態
            context.setContext(Context.State.POWER_ON)
            // do nothing
        }

        override fun stop() {
            // 透過狀態角色 切換狀態
            context.setContext(Context.State.POWER_OFF)
            println("MCU turn off.")
        }

        override fun showLed() {
            println("Shiny ~ Shiny ~ Shiny ~.")
        }
    }

    // ---------------------------------------------------------------
    // 關閉模式
    class PowerOffMode(private val context: Context) : IControl {

        override fun start() {
            // 透過狀態角色 切換狀態
            context.setContext(Context.State.POWER_ON)
            println("MCU turn on.")
        }

        override fun stop() {
            // 透過狀態角色 切換狀態
            context.setContext(Context.State.POWER_OFF)
            // do nothing
        }

        override fun showLed() {
            // do nothing
        }
    }

3. **`Context` 類**：環境切換角色，**它擁有所有的狀態，並且也透過它來切換不同的狀態模式**

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* 這裡可以看到 Context 對外提供的方法與 `IControl` 提供的相同，那它可以實做 `IControl` 嗎？

**建議不要**！這邊應該要考慮到 Context 其實可以不需要跟 `IControl` 有相同方法，它應該對外提供自身的方法，而這裡只是剛好相同而已
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    class Context {

        private val powerOn = PowerOnMode(this)
        private val powerOff = PowerOffMode(this)

        enum class State {
            POWER_ON,
            POWER_OFF
        }

        private var curContext: IControl? = null

        fun setContext(state: State) {
            curContext = when(state) {
                State.POWER_ON -> powerOn
                State.POWER_OFF -> powerOff
            }
        }

        fun start() {
            curContext?.start()
        }

        fun stop() {
            curContext?.stop()
        }

        fun showLed() {
            curContext?.showLed()
        }

    }

* User 使用：**透過替換抽象，來達成相同功能 (抽象)，不同行為 (細節)**

    fun main() {

        val contextEnv = Context().apply {
            setContext(Context.State.POWER_OFF)
        }

        contextEnv.apply {
            start()

            showLed()

            stop()

            showLed()
        }

    }

**--實作結果--**
> 
## 更多的物件導向設計

物件導向的設計基礎如下，如果是初學者或是不熟悉的各位，建議可以從這些基礎開始認識，打好基底才能走個更穩（在學習的時候也需要不斷回頭看）！

:::info
* [**設計建模 2 大概念- UML 分類、使用**](https://devtechascendancy.com/introduction-to-uml-and-diagrams/)

* [**物件導向設計原則 – 6 大原則(一)**](https://devtechascendancy.com/object-oriented-design-principles_1/)

* [**物件導向設計原則 – 6 大原則(二)**](https://devtechascendancy.com/object-oriented-design-principles_2/)
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### 創建模式 - Creation Patterns

* [**創建模式 PK**](https://devtechascendancy.com/pk-design-patterns-factory-builder-best/)

* **創建模式 - `Creation Patterns`**：

創建模式用於「**物件的創建**」，它關注於如何更靈活、更有效地創建對象。這些模式可以隱藏創建對象的細節，並提供創建對象的機制，例如單例模式、工廠模式… 等等，詳細解說請點擊以下連結

:::success

* [**Singleton 單例模式 | 解說實現 | Android Framework Context Service**](https://devtechascendancy.com/object-oriented_design_singleton/)

* [**Abstract Factory 設計模式 | 實現解說 | Android MediaPlayer**](https://devtechascendancy.com/object-oriented_design_abstract-factory/)

* [**Factory 工廠方法模式 | 解說實現 | Java 集合設計**](https://devtechascendancy.com/object-oriented_design_factory_framework/)

* [**Builder 建構者模式 | 實現與解說 | Android Framwrok Dialog 視窗**](https://devtechascendancy.com/object-oriented_design_builder_dialog/)

* [**Clone 原型模式 | 解說實現 | Android Framework Intent**](https://devtechascendancy.com/object-oriented_design_clone_framework/)

* [**Object Pool 設計模式 | 實現與解說 | 利用 JVM**](https://devtechascendancy.com/object-oriented_design_object-pool/)

* [**Flyweight 享元模式 | 實現與解說 | 物件導向設計**](https://devtechascendancy.com/object-oriented_design_flyweight/)
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### 行為模式 - Behavioral Patterns

* [**行為模式 PK**](https://devtechascendancy.com/pk-design-patterns-cmd-strat-state-obs-chain/)

* **行為模式 - `Behavioral Patterns`**：

行為模式關注物件之間的「**通信**」和「**職責分配**」。它們描述了一系列對象如何協作，以完成特定任務。這些模式專注於改進物件之間的通信，從而提高系統的靈活性。例如，策略模式、觀察者模式… 等等，詳細解說請點擊以下連結

:::warning
* [**Stragety 策略模式 | 解說實現 | Android Framework 動畫**](https://devtechascendancy.com/object-oriented_design_stragety_framework/)

* [**Interpreter 解譯器模式 | 解說實現 | Android Framework PackageManagerService**](https://devtechascendancy.com/object-oriented_design_interpreter_framework/)

* [**Chain 責任鏈模式 | 解說實現 | Android Framework View 事件傳遞**](https://devtechascendancy.com/object-oriented_design_chain_framework/)

* [**State 狀態模式 | 實現解說 | 物件導向設計**](https://devtechascendancy.com/object-oriented_design_state/)

* [**Specification 規格模式 | 解說實現 | Query 語句實做**](https://devtechascendancy.com/object-oriented_design_specification-query/)

* [**Command 命令、Servant 雇工模式 | 實現與解說 | 物件導向設計**](https://devtechascendancy.com/object-oriented_design_command_servant/)

* [**Memo 備忘錄模式 | 實現與解說 | Android Framwrok Activity 保存**](https://devtechascendancy.com/object-oriented_design_memo_framework/)

* [**Visitor 設計模式 | 實現與解說 | 物件導向設計**](https://devtechascendancy.com/object-oriented_design_visitor_dispatch/)

* [**Template 設計模式 | 實現與解說 | 物件導向設計**](https://devtechascendancy.com/object-oriented_design_template/)

* [**Mediator 模式設計 | 實現與解說 | 物件導向設計**](https://devtechascendancy.com/object-oriented_programming_mediator/)

* [**Composite 組合模式 | 實現與解說 | 物件導向設計**](https://devtechascendancy.com/object-oriented_programming_composite/)
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### 結構模式 - Structural Patterns

* [**結構模式 PK**](https://devtechascendancy.com/pk-design-patterns-proxy-decorate-adapter/)

* **結構模式 - `Structural Patterns`**：

結構模式專注於「物件之間的組成」，以形成更大的結構。這些模式可以幫助你確保當系統進行擴展或修改時，不會破壞其整體結構。例如，外觀模式、代理模式… 等等，詳細解說請點擊以下連結

:::danger
* [**Bridge 橋接模式 | 解說實現 | 物件導向設計**](https://devtechascendancy.com/object-oriented_design_bridge/)

* [**Decorate 裝飾模式 | 解說實現 | 物件導向設計**](https://devtechascendancy.com/object-oriented_design_decorate/)

* [**Proxy 代理模式 | 解說實現 | 分析動態代理**](https://devtechascendancy.com/object-oriented_design_proxy_dynamic-proxy/)

* [**Iterator 迭代設計 | 解說實現 | 物件導向設計**](https://devtechascendancy.com/object-oriented_design_iterator/)

* [**Facade 外觀、門面模式 | 解說實現 | 物件導向設計**](https://devtechascendancy.com/object-oriented_design_facade/)

* [**Adapter 設計模式 | 解說實現 | 物件導向設計**](https://devtechascendancy.com/object-oriented_design_adapter/)
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## Appendix & FAQ
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###### tags: `Java 設計模式` `基礎進階`