状态模式（State Pattern）又称状态机模式，是允许对象在内部状态发生改变时改变他的的行为，类的行为由状态决定，不同的状态有着不同的行为，对象看起来好像修改了它的类。属于行为型模式。

一般涉及到电商订单相关的，会采用状态模式来设计，不同的订单状态，响应的都有不同的操作。

适用场景

1) 行为随状态改变而改变的场景
2) 一个操作中含有庞大的多分支结构，并且这些分支取决于对象的状态

主要设计结构图

代码演示

状态抽象对象

public abstract class State {private AppContext context;public void setContext(AppContext context) {this.context = context;}public AppContext getContext() {return context;}abstract void favourite();abstract void updatePwd();
}

具体不同状态

public class GuestState extends State {@Overridevoid favourite() {forwardToLoginPage();this.getContext().favourite();}@Overridevoid updatePwd() {forwardToLoginPage();this.getContext().updatePwd();}private void forwardToLoginPage() {System.out.println("跳转到登陆页面");this.getContext().setState(AppContext.STATE_LOGIN);}
}

public class LoginState extends State {@Overridevoid favourite() {System.out.println("登陆成功，跳转到首页");System.out.println("收藏成功!");}@Overridevoid updatePwd() {System.out.println("修改安全信息，需要再次验证您的身份！");this.getContext().setState(AppContext.STATE_REAUTH);this.getContext().updatePwd();}
}

public class ReauthState extends State {@Overridevoid favourite() {System.out.println("收藏成功！");}@Overridevoid updatePwd() {System.out.println("密码修改成功！");}
}

上下文对象

public class AppContext {protected static final State STATE_GUEST = new GuestState();protected static final State STATE_LOGIN = new LoginState();protected static final State STATE_REAUTH = new ReauthState();private State currentSate = STATE_GUEST;{STATE_GUEST.setContext(this);STATE_LOGIN.setContext(this);STATE_REAUTH.setContext(this);}public void setState(State state) {this.currentSate = state;}public void favourite() {this.currentSate.favourite();}public void updatePwd() {this.currentSate.updatePwd();}
}

测试类

public class Test {public static void main(String[] args) {AppContext context = new AppContext();context.favourite();context.updatePwd();}
}

执行结果

跳转到登陆页面
登陆成功，跳转到首页
收藏成功!
修改安全信息，需要再次验证您的身份！
密码修改成功！

Spring中状态模式的应用：StateMachine状态机

使用Spring状态机实现订单业务

pom依赖导入

<dependency><groupId>org.springframework.statemachine</groupId><artifactId>spring-statemachine-core</artifactId><version>2.0.1.RELEASE</version>
</dependency><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-autoconfigure</artifactId><version>2.6.8</version>
</dependency>

订单类

public class Order {private int id;private OrderStatus status;public void setStatus(OrderStatus status) {this.status = status;}public OrderStatus getStatus() {return status;}public void setId(int id) {this.id = id;}public int getId() {return id;}@Overridepublic String toString() {return "订单号：" + id + ", 订单状态：" + status;}
}

订单状态

public enum OrderStatus {// 待支付，待发货，待收货，订单结束WAIT_PAYMENT, WAIT_DELIVER, WAIT_RECEIVE, FINISH;
}

订单状态对应的改变事件

public enum OrderStatusChangeEvent {// 支付，发货，确认收货PAYED, DELIVERY, RECEIVED;
}

订单状态机配置

@Configuration
@EnableStateMachine(name = "orderStateMachine")
public class OrderStateMachineConfig extends StateMachineConfigurerAdapter<OrderStatus, OrderStatusChangeEvent> {/*** 配置状态* @param states* @throws Exception*/public void configure(StateMachineStateConfigurer<OrderStatus, OrderStatusChangeEvent> states) throws Exception {states.withStates().initial(OrderStatus.WAIT_PAYMENT).states(EnumSet.allOf(OrderStatus.class));}/*** 配置状态转换事件关系* @param transitions* @throws Exception*/public void configure(StateMachineTransitionConfigurer<OrderStatus, OrderStatusChangeEvent> transitions) throws Exception {transitions.withExternal().source(OrderStatus.WAIT_PAYMENT).target(OrderStatus.WAIT_DELIVER).event(OrderStatusChangeEvent.PAYED).and().withExternal().source(OrderStatus.WAIT_DELIVER).target(OrderStatus.WAIT_RECEIVE).event(OrderStatusChangeEvent.DELIVERY).and().withExternal().source(OrderStatus.WAIT_RECEIVE).target(OrderStatus.FINISH).event(OrderStatusChangeEvent.RECEIVED);}/*** 持久化配置* 实际使用中，可以配合redis等，进行持久化操作* @return*/@Beanpublic DefaultStateMachinePersister persister(){return new DefaultStateMachinePersister<>(new StateMachinePersist<Object, Object, Order>() {@Overridepublic void write(StateMachineContext<Object, Object> context, Order order) throws Exception {//此处可以对订单状态进行持久化操作}@Overridepublic StateMachineContext<Object, Object> read(Order order) throws Exception {//此处直接获取order中的状态，其实并没有进行持久化读取操作return new DefaultStateMachineContext(order.getStatus(), null, null, null);}});}
}

订单状态监听，并根据状态机配置做出相应的事件

@Component("orderStateListener")
@WithStateMachine(name = "orderStateMachine")
public class OrderStateListenerImpl{@OnTransition(source = "WAIT_PAYMENT", target = "WAIT_DELIVER")public boolean payTransition(Message<OrderStatusChangeEvent> message) {Order order = (Order) message.getHeaders().get("order");order.setStatus(OrderStatus.WAIT_DELIVER);System.out.println("支付，状态机反馈信息：" + message.getHeaders().toString());return true;}@OnTransition(source = "WAIT_DELIVER", target = "WAIT_RECEIVE")public boolean deliverTransition(Message<OrderStatusChangeEvent> message) {Order order = (Order) message.getHeaders().get("order");order.setStatus(OrderStatus.WAIT_RECEIVE);System.out.println("发货，状态机反馈信息：" + message.getHeaders().toString());return true;}@OnTransition(source = "WAIT_RECEIVE", target = "FINISH")public boolean receiveTransition(Message<OrderStatusChangeEvent> message){Order order = (Order) message.getHeaders().get("order");order.setStatus(OrderStatus.FINISH);System.out.println("收货，状态机反馈信息：" + message.getHeaders().toString());return true;}
}

订单服务接口

public interface IOrderService {//创建新订单Order create();//发起支付Order pay(int id);//订单发货Order deliver(int id);//订单收货Order receive(int id);//获取所有订单信息Map<Integer, Order> getOrders();
}

订单服务实现类

@Service("orderService")
public class OrderServiceImpl implements IOrderService {@Autowiredprivate StateMachine<OrderStatus, OrderStatusChangeEvent> orderStateMachine;@Autowiredprivate StateMachinePersister<OrderStatus, OrderStatusChangeEvent, Order> persister;private int id = 1;private Map<Integer, Order> orders = new HashMap<>();public Order create() {Order order = new Order();order.setStatus(OrderStatus.WAIT_PAYMENT);order.setId(id++);orders.put(order.getId(), order);return order;}public Order pay(int id) {Order order = orders.get(id);System.out.println("线程名称：" + Thread.currentThread().getName() + " 尝试支付，订单号：" + id);Message message = MessageBuilder.withPayload(OrderStatusChangeEvent.PAYED).setHeader("order", order).build();if (!sendEvent(message, order)) {System.out.println("线程名称：" + Thread.currentThread().getName() + " 支付失败, 状态异常，订单号：" + id);}return orders.get(id);}public Order deliver(int id) {Order order = orders.get(id);System.out.println("线程名称：" + Thread.currentThread().getName() + " 尝试发货，订单号：" + id);if (!sendEvent(MessageBuilder.withPayload(OrderStatusChangeEvent.DELIVERY).setHeader("order", order).build(), orders.get(id))) {System.out.println("线程名称：" + Thread.currentThread().getName() + " 发货失败，状态异常，订单号：" + id);}return orders.get(id);}public Order receive(int id) {Order order = orders.get(id);System.out.println("线程名称：" + Thread.currentThread().getName() + " 尝试收货，订单号：" + id);if (!sendEvent(MessageBuilder.withPayload(OrderStatusChangeEvent.RECEIVED).setHeader("order", order).build(), orders.get(id))) {System.out.println("线程名称：" + Thread.currentThread().getName() + " 收货失败，状态异常，订单号：" + id);}return orders.get(id);}public Map<Integer, Order> getOrders() {return orders;}/*** 发送订单状态转换事件** @param message* @param order* @return*/private synchronized boolean sendEvent(Message<OrderStatusChangeEvent> message, Order order) {boolean result = false;try {orderStateMachine.start();//尝试恢复状态机状态persister.restore(orderStateMachine, order);//添加延迟用于线程安全测试Thread.sleep(1000);result = orderStateMachine.sendEvent(message);//持久化状态机状态persister.persist(orderStateMachine, order);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {orderStateMachine.stop();}return result;}
}

打印结果

线程名称：主线程 尝试支付，订单号：1
支付，状态机反馈信息：{order=订单号：1, 订单状态：WAIT_DELIVER, id=ee9f1da9-c0f0-0305-01ca-41cba1b591af, timestamp=1654393420238}
线程名称：主线程 尝试支付，订单号：2
线程名称：客户线程 尝试发货，订单号：1
支付，状态机反馈信息：{order=订单号：2, 订单状态：WAIT_DELIVER, id=0bc9a66f-dc74-4490-26f7-82f656a36c83, timestamp=1654393421262}
线程名称：主线程 尝试发货，订单号：2
发货，状态机反馈信息：{order=订单号：2, 订单状态：WAIT_RECEIVE, id=e8e48269-b184-f238-aac2-ddcc48cc59c5, timestamp=1654393422267}
线程名称：主线程 尝试收货，订单号：2
发货，状态机反馈信息：{order=订单号：1, 订单状态：WAIT_RECEIVE, id=b4753603-a89e-7599-ac38-50f118aa048c, timestamp=1654393421263}
线程名称：客户线程 尝试收货，订单号：1
收货，状态机反馈信息：{order=订单号：2, 订单状态：FINISH, id=bd30bf3c-75a6-839a-9751-02bada949dc8, timestamp=1654393423269}
全部订单状态：{1=订单号：1, 订单状态：WAIT_RECEIVE, 2=订单号：2, 订单状态：FINISH}
收货，状态机反馈信息：{order=订单号：1, 订单状态：FINISH, id=dad2da8e-2e5e-0786-7b20-fcbf713ab5ea, timestamp=1654393424272}

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