状态模式（State Pattern）允许一个对象在其内部状态发生改变时改变其行为，使该对象看起来像是改变了它的类。

核心思想

在不使用状态模式的情况下，对象的行为往往通过大量 if-else 或 switch 判断当前状态来分支处理，导致代码臃肿、难以扩展。状态模式将每种状态封装成独立的类，对象将行为委托给当前状态对象，状态切换时只需替换状态对象即可。

角色

  • Context（上下文）：持有当前状态的引用，对外暴露行为接口，将行为委托给当前状态对象处理。
  • State（抽象状态）：定义所有具体状态共同的接口。
  • ConcreteState（具体状态）：实现 State 接口，封装该状态下的行为，并在必要时触发状态转换。

示例：交通灯

交通灯有红、黄、绿三种状态，不同状态下的行为不同，且状态之间按规则流转。

抽象状态接口：

public interface TrafficLightState {
    void handle(TrafficLight light);
    String getColor();
}

具体状态类：

public class RedState implements TrafficLightState {

    @Override
    public void handle(TrafficLight light) {
        System.out.println("红灯停。");
        light.setState(new GreenState());
    }

    @Override
    public String getColor() {
        return "红";
    }
}

public class GreenState implements TrafficLightState {

    @Override
    public void handle(TrafficLight light) {
        System.out.println("绿灯行。");
        light.setState(new YellowState());
    }

    @Override
    public String getColor() {
        return "绿";
    }
}

public class YellowState implements TrafficLightState {

    @Override
    public void handle(TrafficLight light) {
        System.out.println("黄灯警示，请注意。");
        light.setState(new RedState());
    }

    @Override
    public String getColor() {
        return "黄";
    }
}

Context（上下文）类：

public class TrafficLight {

    private TrafficLightState state;

    public TrafficLight() {
        this.state = new RedState();
    }

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

    public void change() {
        System.out.print("当前：" + state.getColor() + "灯 → ");
        state.handle(this);
    }
}

客户端调用：

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        TrafficLight light = new TrafficLight();
        for (int i = 0; i < 6; i++) {
            light.change();
        }
    }
}

输出：

当前：红灯 → 红灯停。
当前：绿灯 → 绿灯行。
当前：黄灯 → 黄灯警示，请注意。
当前：红灯 → 红灯停。
当前：绿灯 → 绿灯行。
当前：黄灯 → 黄灯警示，请注意。

优点

  • 消除条件分支：将各状态的行为分散到各自的状态类中，消除大量 if-else / switch 语句。
  • 符合开闭原则：新增状态只需添加新的 ConcreteState 类，不需要修改现有代码。
  • 状态转换显式化：状态转换逻辑集中在状态类内部，清晰可见。

缺点

  • 类数量增多：每个状态都是一个类，状态较多时会产生大量类。
  • 状态切换逻辑分散：状态转换逻辑分布在各个 ConcreteState 中，整体流转不够集中，需要通读所有状态类才能了解完整流程。

与策略模式的区别

状态模式和策略模式结构相似，但意图不同：

状态模式 策略模式
目的 根据内部状态自动切换行为 由客户端选择并注入算法
切换方式 状态对象之间相互知道彼此，自行转换 客户端主动替换策略对象
状态间关系 状态之间有依赖（知道转换目标） 策略之间相互独立

适用场景

  • 对象的行为随其内部状态的变化而变化，且状态数量较多时
  • 大量条件语句依赖对象状态进行分支处理时
  • 典型场景：订单状态流转、游戏角色状态机、工作流审批流程、TCP 连接状态