還有誰不會如此優(yōu)雅的狀態(tài)機模式？
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2024-07-19 08:16
前言
狀態(tài)模式一般是用在對象內(nèi)部的狀態(tài)流轉(zhuǎn)場景中，用來實現(xiàn)狀態(tài)機。
什么是狀態(tài)機？
狀態(tài)機是對狀態(tài)轉(zhuǎn)移的抽象，由事件、狀態(tài)、動作組成，事件有時候也被稱為轉(zhuǎn)移事件或者轉(zhuǎn)移，當事件觸發(fā)時，可以將狀態(tài)由一個狀態(tài)變更為另一個狀態(tài)，并執(zhí)行動作。其中，事件和狀態(tài)是必須存在的，動作可以不要。
下面是一張狀態(tài)圖，表達的就是一個狀態(tài)機的模型。
通俗來講，就是對狀態(tài)的變更做了一定的限制，不能隨意的修改狀態(tài)，而是只有處于某個特定的狀態(tài)時，才能變更到另一個特定的狀態(tài)。
狀態(tài)模式
狀態(tài)模式將狀態(tài)抽象成一個個的狀態(tài)對象，狀態(tài)機當前持有某個狀態(tài)對象，就表示當前的狀態(tài)機處于什么狀態(tài)。然后將事件處理為一個個的方法，每個方法中會操作狀態(tài)機修改狀態(tài)，有需要的情況下，在修改狀態(tài)的同時還可以執(zhí)行某些動作。
把通用部分提取出來后，可以得到這樣一個通用類圖：
可以看到上面的StateMachine和State關(guān)系是雙向的，這是因為狀態(tài)機需要持有狀態(tài)對象來表示當前狀態(tài)，以及通過當前的狀態(tài)對象中的方法進行狀態(tài)的流轉(zhuǎn)，而流轉(zhuǎn)的結(jié)果需要重新set到狀態(tài)機中，又要求State必須持有狀態(tài)機對象。當然，這里State對StateMachine的關(guān)系也可以通過依賴來表示。
訂單狀態(tài)流轉(zhuǎn)案例
假設(shè)現(xiàn)在有一個商品訂單的狀態(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)的拓展例子上會加上，用這種方式來體驗狀態(tài)模式的拓展性。
我們拿著這個圖的時候，可以簡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)加入進去又該怎么拓展，這種方式應(yīng)該大家都會，就不在這里贅述了。
接下來，就一步步的通過狀態(tài)模式來實現(xiàn)這么一個狀態(tài)機。
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，因為訂單是需要落庫的，我們在持久化到數(shù)據(jù)庫時，不能把狀態(tài)對象保存進去，所以會涉及到狀態(tài)常量與狀態(tài)對象的互相轉(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;
}
}
狀態(tài)接口與實現(xiàn)
先上代碼：
public interface OrderState {
OrderStateEnum orderStateType();
default void pay(OrderStateMachine stateMachine) {
System.out.println("|--當前訂單狀態(tài)不支持支付，已忽略");
}
default void cancel(OrderStateMachine stateMachine) {
System.out.println("|--當前訂單狀態(tài)不支持取消，已忽略");
}
default void deliver(OrderStateMachine stateMachine) {
System.out.println("|--當前訂單狀態(tài)不支持發(fā)貨，已忽略");
}
default void receive(OrderStateMachine stateMachine) {
System.out.println("|--當前訂單狀態(tài)不支持收貨，已忽略");
}
}
接口中定義的pay,cancel等方法就是事件，供子類進行實現(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定義成了一個實例方法。不太清楚為什么的同學，可以先思考一下為什么要這么定義。
其實這么定義的好處是各個狀態(tài)子類只需要實現(xiàn)自己需要的方法，而不用把所有的方法都實現(xiàn)一遍，這種做法在Spring中也比較常見，在JDK8之前通常是用xxxWrapper來實現(xiàn)的，JDK8之后就重構(gòu)為直接使用default方法來實現(xiàn)了。
舉個例子：后續(xù)如果需要加入退款狀態(tài)，接口中也會新增一個提交退款的事件，在各個子類中，選擇需要實現(xiàn)提交退款事件的狀態(tài)子類進行重寫即可，而不需要所有的子類都重寫。
有多少個狀態(tài)，就有多少個實現(xiàn)類，并按照上面的狀態(tài)圖，在對應(yīng)的狀態(tài)中實現(xiàn)自己需要的事件。
待支付狀態(tài)：有支付和取消兩種事件（注意看事件里面 setCurrentState 做的狀態(tài)流轉(zhuǎn)）:
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，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，沒有其他事件
public class CancelState implements OrderState {
@Override
public OrderStateEnum orderStateType() {
return OrderStateEnum.CANCEL;
}
}
狀態(tài)機
狀態(tài)機中需要持有當前狀態(tài)對象，同時需要把狀態(tài)接口中的事件同步定義到狀態(tài)機中，以便外部業(yè)務(wù)對象調(diào)用。
除此之外，狀態(tài)枚舉常量與狀態(tài)對象之間的映射關(guān)系也可以直接配置在當前狀態(tài)機中，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);
}
}
測試
做一下狀態(tài)機的測試，由于打印的日志重復度很高，這里取了個巧，將函數(shù)作為參數(shù)封裝了一下：
public class OrderService {
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)建了一個狀態(tài)機，狀態(tài)機當前的狀態(tài)就是待發(fā)貨，下面的四個調(diào)用中，第1,4個是不會改變狀態(tài)的，第2,3個會改變狀態(tài)，下面以執(zhí)行結(jié)果來驗證猜測：
用戶支付前訂單狀態(tài): 待發(fā)貨
|--當前訂單狀態(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
------------------
退款狀態(tài)的拓展
通過狀態(tài)模式來實現(xiàn)狀態(tài)機，看重的就是它帶來的拓展性和易維護性，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。
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：
-
兩個狀態(tài)：退款中和已退款 -
兩個事件：申請退款和確認退款 -
原有狀態(tài)拓展：待發(fā)貨、待收貨、已收貨 3個狀態(tài)中都需要引入申請退款事件
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：拓展狀態(tài)接口
public interface OrderState {
// 省略已有代碼……
default void refund(OrderStateMachine stateMachine) {
System.out.println("|--當前訂單狀態(tài)不支持退款，已忽略");
}
default void confirmRefund(OrderStateMachine stateMachine) {
System.out.println("當前訂單狀態(tài)不支持確認退款，已忽略");
}
}
第三步：新增兩個狀態(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：拓展狀態(tài)機
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);
}
}
測試
在上面的代碼中可以看到，都是在對配置進行追加，而沒有對原有的邏輯做任何的修改，然后寫一個測試：
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, "申請退款", stateMachine);
invoke(stateMachine::confirmRefund, "確認退款", 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
------------------
申請退款前訂單狀態(tài): 已收貨
申請退款后訂單狀態(tài): 退款中
------------------
確認退款前訂單狀態(tài): 退款中
確認退款后訂單狀態(tài): 已退款
------------------
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狀態(tài)進行拓展。
不過上面的例子中沒有對狀態(tài)機中的動作進行實現(xiàn)，其實動作和狀態(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)，同時也能夠觸發(fā)對應(yīng)的動作。
此外，代碼中只是狀態(tài)機的流程，實際的開發(fā)中應(yīng)該將狀態(tài)機關(guān)聯(lián)到對應(yīng)的業(yè)務(wù)實體中，通過業(yè)務(wù)實體的實時狀態(tài)來創(chuàng)建狀態(tài)機，在完成狀態(tài)流轉(zhuǎn)之后再將狀態(tài)更新到業(yè)務(wù)實體中。
總結(jié)
本篇主要講述了如何通過狀態(tài)模式來實現(xiàn)一個狀態(tài)機。狀態(tài)模式的實現(xiàn)，代碼結(jié)構(gòu)清晰（相對于if/else,switch）拓展性強，同時也起到了良好的封裝效果（狀態(tài)在狀態(tài)機內(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）。
當然缺點就是類膨脹問題，類會比較多，如果狀態(tài)非常復雜的情況下，也可以采取其他辦法來實現(xiàn)狀態(tài)機，例如查表法。
總之，要分析并實現(xiàn)一個業(yè)務(wù)流程中的狀態(tài)流轉(zhuǎn)的時候，先畫出狀態(tài)圖，以狀態(tài)圖為指導來選擇狀態(tài)機的實現(xiàn)方式即可，在狀態(tài)相對不那么復雜的情況下，可以優(yōu)先考慮使用狀態(tài)模式。
原文來自：https://blog.csdn.net/qq_38249409/article/details/132229581
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