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设计模式-（状态模式，策略模式，代理模式，责任链模式）

news 来源：原创 2025/9/14 19:35:47

状态模式

概念：

用于管理一个对象在不同状态下的行为变化。它允许对象在内部状态改变时改变其行为，从而让对象看起来像是改变了其类。状态模式的核心思想是将状态封装到独立的类中，每个状态类都定义了在该状态下对象的行为

状态模式主要涉及以下角色：

Context（上下文）：定义了客户端需要的接口，并维护一个对当前状态对象的引用。

State（状态接口）：定义了一个接口，用于封装与状态相关的行为。

ConcreteState（具体状态类）：实现了状态接口，定义了对象在该状态下的具体行为。

应用：

对象的行为依赖于其状态：当对象的行为会随着状态的改变而改变时，状态模式可以将状态和行为封装到独立的类中。

状态转换复杂：当状态转换逻辑复杂时，状态模式可以将状态转换逻辑分散到各个状态类中，简化代码的复杂性。

避免大量的条件判断：通过使用状态模式，可以减少代码中的条件分支语句，使代码更加清晰和易于维护。

代码：

public interface State {void handleRequest();
}

public class PlayState implements State {@Overridepublic void handleRequest() {System.out.println("Playing music...");}
}public class PauseState implements State {@Overridepublic void handleRequest() {System.out.println("Music paused...");}
}public class StopState implements State {@Overridepublic void handleRequest() {System.out.println("Music stopped...");}
}

public class MusicPlayer {private State currentState;public MusicPlayer() {currentState = new StopState(); // 初始状态为停止}public void setState(State state) {this.currentState = state;}public void play() {setState(new PlayState());currentState.handleRequest();}public void pause() {setState(new PauseState());currentState.handleRequest();}public void stop() {setState(new StopState());currentState.handleRequest();}
}

public class StatePatternDemo {public static void main(String[] args) {MusicPlayer player = new MusicPlayer();player.play();   // 输出：Playing music...player.pause();  // 输出：Music paused...player.play();   // 输出：Playing music...player.stop();   // 输出：Music stopped...}
}

策略模式

概念：

定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以相互替换。策略模式让算法的变化独立于使用算法的客户端

策略模式的主要角色包括：

抽象策略（Strategy）：定义了所有策略类的公共接口。

具体策略（Concrete Strategy）：实现了抽象策略接口，封装了具体的算法。

上下文（Context）：持有一个策略对象的引用，并通过该引用调用策略类的方法。

与状态模式差异：

目的不同：
- 策略模式：目的是封装算法或行为，允许客户端在运行时动态选择不同的算法或行为。它的重点是算法的封装和切换。
- 状态模式：目的是封装对象的状态和行为，允许对象根据其内部状态改变行为。它的重点是状态的管理和转换。
行为的来源不同：
- 策略模式：行为的选择由客户端决定。客户端根据需要动态设置上下文中的策略。
- 状态模式：行为的选择由对象的内部状态决定。对象根据其当前状态自动切换行为，客户端通常不需要直接干预。
状态管理方式不同：
- 策略模式：没有状态转换的概念。客户端显式地设置策略，策略之间没有固定的转换关系。
- 状态模式：有明确的状态转换逻辑。状态之间的转换通常由上下文类或状态类自身管理。
类的数量和职责不同：
- 策略模式：策略类的数量通常由算法的数量决定，每个策略类封装一种算法。
- 状态模式：状态类的数量通常由对象的状态数量决定，每个状态类封装一种状态下的行为。

应用：

当一个类的行为需要根据环境动态改变时。

当需要在多个算法之间切换时。

当系统中存在多种算法，且这些算法可以互换时。

当需要减少条件判断语句（如if-else）时。

代码：

public interface PaymentStrategy {void pay(double amount);
}

public class CreditCardPayment implements PaymentStrategy {private String cardNumber;public CreditCardPayment(String cardNumber) {this.cardNumber = cardNumber;}@Overridepublic void pay(double amount) {System.out.println("Paid " + amount + " using Credit Card: " + cardNumber);}
}public class PayPalPayment implements PaymentStrategy {private String email;public PayPalPayment(String email) {this.email = email;}@Overridepublic void pay(double amount) {System.out.println("Paid " + amount + " using PayPal: " + email);}
}

public class PaymentContext {private PaymentStrategy paymentStrategy;public void setPaymentStrategy(PaymentStrategy paymentStrategy) {this.paymentStrategy = paymentStrategy;}public void executePayment(double amount) {if (paymentStrategy == null) {throw new IllegalStateException("Payment strategy is not set!");}paymentStrategy.pay(amount);}
}

public class Main {public static void main(String[] args) {PaymentContext context = new PaymentContext();// 使用信用卡支付context.setPaymentStrategy(new CreditCardPayment("1234-5678-9012-3456"));context.executePayment(100.0);// 使用PayPal支付context.setPaymentStrategy(new PayPalPayment("user@example.com"));context.executePayment(200.0);}
}

代理模式

概念：

代理模式是一种结构型设计模式，它通过引入一个代理对象来控制对真实对象的访问，从而可以在不改变真实对象的情况下扩展其功能。代理模式的核心在于通过代理对象间接访问真实对象，同时在访问前后可以添加额外的逻辑，例如权限检查、延迟加载、日志记录等

与装饰器模式区别：

	代理模式	装饰器模式
核心目的	控制对真实对象的访问	动态扩展对象的功能
额外逻辑	在调用前后添加逻辑（如权限检查、日志记录）	增强目标对象的功能
应用场景	远程调用、权限控制、缓存、日志记录	动态扩展功能、避免类爆炸、功能组合
实现方式	客户端通过代理类间接访问真实类	客户端通过装饰器类调用目标类的方法

应用：

远程代理：用于访问远程对象，隐藏远程调用的复杂性。

虚拟代理：用于延迟加载资源密集型对象，避免不必要的初始化。

安全代理：用于控制对真实对象的访问权限。

缓存代理：用于缓存真实对象的结果，提高性能。

日志代理：用于在调用真实对象前后记录日志。

代码：

public interface Subject {void request();
}

public class RealSubject implements Subject {@Overridepublic void request() {System.out.println("RealSubject: Handling request.");}
}

public class Proxy implements Subject {private RealSubject realSubject;@Overridepublic void request() {if (realSubject == null) {realSubject = new RealSubject();}preRequest();realSubject.request();postRequest();}private void preRequest() {System.out.println("Proxy: Logging the time of request.");}private void postRequest() {System.out.println("Proxy: Logging the request complete.");}
}

public class Client {public static void main(String[] args) {Subject proxy = new Proxy();proxy.request();}
}

责任链模式

概念：

责任链模式是一种行为型设计模式，其核心思想是将多个处理者（Handler）连接成一条链，请求沿着链传递，直到某个处理者能够处理该请求。这种模式的主要目的是解耦请求的发送者和接收者，使得多个对象都有机会处理请求，而无需明确指定具体的处理者。

应用：

多个对象可以处理同一请求，但具体由哪个对象处理在运行时动态决定。

希望避免请求发送者和接收者之间的强耦合。

需要动态调整处理者的顺序。

请求处理具有层次性或顺序性，例如日志记录、权限校验、审批流程等。

代码：

抽象处理者（Handler）

public abstract class Handler {protected Handler nextHandler;public void setNextHandler(Handler nextHandler) {this.nextHandler = nextHandler;}public abstract void handleRequest(LeaveRequest request);
}

具体处理者（ConcreteHandler）

public class GroupLeader extends Handler {@Overridepublic void handleRequest(LeaveRequest request) {if (request.getNum() <= 1) {System.out.println("组长已审批：" + request.getName() + "同学的请假条，请假天数为" + request.getNum() + "天");} else if (nextHandler != null) {nextHandler.handleRequest(request);} else {System.out.println("无法处理");}}
}public class Manager extends Handler {@Overridepublic void handleRequest(LeaveRequest request) {if (request.getNum() <= 3) {System.out.println("经理已审批：" + request.getName() + "同学的请假条，请假天数为" + request.getNum() + "天");} else if (nextHandler != null) {nextHandler.handleRequest(request);} else {System.out.println("无法处理");}}
}public class GeneralManager extends Handler {@
Override    public void handleRequest(LeaveRequest request) {System.out.println("总经理已审批：" + request.getName() + "同学的请假条，请假天数为" + request.getNum() + "天");}
}

请假请求类

public class LeaveRequest {private String name;private int num;private String content;public LeaveRequest(String name, int num, String content) {this.name = name;this.num = num;this.content = content;}public String getName() {return name;}public int getNum() {return num;}public String getContent() {return content;}
}

public class Client {public static void main(String[] args) {Handler groupLeader = new GroupLeader();Handler manager = new Manager();Handler generalManager = new GeneralManager();groupLeader.setNextHandler(manager);manager.setNextHandler(generalManager);LeaveRequest request1 = new LeaveRequest("小明", 2, "事假");groupLeader.handleRequest(request1);LeaveRequest request2 = new LeaveRequest("小红", 5, "病假");groupLeader.handleRequest(request2);//
//经理已审批：小明同学的请假条，请假天数为2天
//总经理已审批：小红同学的请假条，请假天数为5天}
}