设计模式：生活中的状态模式

让我们通过一个生活中的例子来深入理解状态模式：咖啡机的工作流程。想象一下，一个咖啡机有几种状态：无币状态、有币状态、制作咖啡状态和咖啡制作完成状态。用户在每个状态下与咖啡机的互动都是不同的。

状态模式在咖啡机中的应用

1. 无币状态：用户可以投币，咖啡机随后进入有币状态。
2. 有币状态：用户可以服务器托管选择退币，回到无币状态，或者按下制作按钮，咖啡机进入制作咖啡状态。
3. 制作咖啡状态：咖啡机开始制作咖啡，完成后进入咖啡制作完成状态。
4. 咖啡制作完成状态：用户取走咖啡，咖啡机回到无币状态。

示例代码

首先，定义咖啡机的状态接口：

interface CoffeeMachineState {
    void insertCoin();
    void pressButton();
    void takeCoffee();
    void refundCoin();
}

然后，实现各个状态：

// 无币状态
class NoCoinState implements CoffeeMachineState {
    private CoffeeMachine machine;

    public NoCoinState(CoffeeMachine machine) {
        this.machine = machine;
    }

    public void insertCoin() {
        System.out.println("投币成功");
        machine.setState(machine.getHasCoinState());
    }

    public void pressButton() {
        System.out.println("请先投币");
    }

    public void takeCoffee() {
        System.out.println("请先投币");
    }

    public void refundCoin() {
        System.out.println("您还没有投币");
    }
}

// 有币状态
class HasCoinState implements CoffeeMachineState {
    private CoffeeMachine machine;

    public HasCoinState(CoffeeMachine machine) {
        this.machine = machine;
    }

    public void insertCoin() {
        System.out.println("您已经投过币了");
    }

    public void pressButton() {
        System.out.println("咖啡制作中");
        machine.setState(machine.getCoffeeMakingState());
    }

    public void takeCoffee() {
        System.out.println("咖啡还未制作完成");
    }

    public void refundCoin() {
        System.out.println("退币成功");
        machine.setState(machine.getNoCoinState());
    }
}

// 添加制作咖啡状态和咖啡制作完成状态代码...

接下来，实现咖啡机上下文：

class CoffeeMachine {
    private CoffeeMachineState 服务器托管noCoinState;
    private CoffeeMachineState hasCoinState;
    private CoffeeMachineState coffeeMakingState;
    private CoffeeMachineState coffeeReadyState;

    private CoffeeMachineState currentState;

    public CoffeeMachine() {
        noCoinState = new NoCoinState(this);
        hasCoinState = new HasCoinState(this);
        coffeeMakingState = new CoffeeMakingState(this);
        coffeeReadyState = new CoffeeReadyState(this);

        currentState = noCoinState; // 初始状态为无币状态
    }

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

    public void insertCoin() {
        currentState.insertCoin();
    }

    public void pressButton() {
        currentState.pressButton();
    }

    public void takeCoffee() {
        currentState.takeCoffee();
    }

    public void refundCoin() {
        currentState.refundCoin();
    }

    // 省略getter方法...
}

通过上述代码，我们可以看到状态模式如何在咖啡机中被应用。状态模式使得咖啡机的状态转换逻辑变得清晰，每个状态的行为封装在各自的类中，易于理解和扩展。

总结

状态模式通过将状态的变化逻辑分散到不同的状态对象中，而非集中在一个大的条件语句里，使得代码更加模块化，易于理解和维护。这种模式非常适用于对象的行为依赖于其状态的场景，如咖啡机示例所示，它帮助我们清晰地模拟和管理了咖啡机在不同状态下的行为。

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