用的時間點
用類別來表示 "狀態" 。
如何設計
以類別來表示狀態之後，只要切換類別就能表現 "狀態變化"，而且在必須新增其它狀態時，也很清楚該編寫哪個部份。
程式範例
假設現在有一個會隨著時間改變警備狀態的金庫保全系統：
- 有一個金庫
- 金庫有跟保全中心連線
- 金庫有警鈴和一般通話用的電話
- 金庫有時鐘，監視目前的時間
- 白天是9:00-16:59，晚間為17:00-23:59以及0:00-8:59
- 只有白天才能使用金庫
- 在白天使用金庫時，保全中心會保留使用紀錄
- 若晚間使用金庫時，保全中心會接到發生異常現象的通知
- 警鈴是24小時都可以使用
- 一旦使用警鈴，保全中心會接收到警鈴通知
- 一般通話用的電話是24小時都可以使用(但晚間只有答錄機服務)
- 在白天使用電話時，就會呼叫保全中心
- 若晚間使用電話時，則會呼叫保全中心的答錄機
State 參與者
State 表示狀態。規定不同狀態下做不同處理的介面。這個介面等於是一個不同狀態所做處理的所有方法的集合。例如 State 介面。
ConcreteState 參與者
ConcreteState 是表示具體的不同狀態，具體實作在 State 所規定的介面。例如 DayState 以及 NightState 類別。
Context 參與者
Context 具有表示現在狀態的 ConcreteState，而且還規定 State Pattern 的利用者所需要的介面。例如 Context 介面以及 SafeFrame 類別。 Context 介面負責規定介面的部份，SafeFrame 類別則負責具有 ConcreteState 參與者的部份。
優點
Divide and Conquer
State Pattern 是以類別來表示狀態。利用不同的類別分別表示各種具體狀態的動作就是在分割問題。當在寫某一個 ConcreteState 時，可以讓自己以為沒有其他類別，彷彿獨立開來一樣。
如果不用這個 Pattern 的話，使用金庫時所呼叫的方法就得根據現在的狀態進行處理。狀態種類愈多，條件判斷就愈多;況且所有發生時所呼叫的所有方法都要寫同樣的條件判斷處理。
因為 State Pattern 是用類別來表示系統狀態，所以才能細細分割一個龐大複雜的程式。
有該狀態才會有的處理
SafeFrame 類別的 setClock 方法是被 Main 類別呼叫出來。Main 類別呼叫 setClock 方法說請設定時間。在 setClock 方法中，這個處理委讓給 state，也就是說，設定時間被當作一個有現在的狀態才會有的處理。
不只是 doClock 方法，State 介面所宣告的方法都是有該狀態才會有的處理，其實就是因狀態而異的處理。
可以以下面兩點為基礎設計:
- 宣告成抽象方法，作為介面
- 實作成具體方法，作為不同的類別
不會有自我矛盾
如果不用這個 Pattern，改以多個變數之值的集合來表示系統狀態，這時候變數值之間不能有自我矛盾或不一致的情形。
State Pattern 中，表示現在狀態的變數只有一個(SafeFrame 類別中的 state 變數)。因此不會有自我矛盾的情形。
新增狀態很容易
新增狀態非常簡單。不過，如果想在已經完成的 State Pattern 中新增一個有狀態才會有的處理就沒那麼容易。因為這個新增的動作代表了要在 State 參與者的介面新增其他方法的意思，而且所有的 ConcreteState 都要新增這個處理。
雖然這個動作有點困難，但卻不用擔心會不小心忘記新增，因為編譯器會自動報錯。比起不用State Pattern，而用大量的 if 條件敘述要好用的多。
多樣的物件個體
SafeFrame 類別中出現了下面兩種敘述：
- 在 SafeFrame 建構子內: buttonUse.addActionListener(this);
- 在 actionPerformed 方法內: state.doUse(this)
兩個 this 都是 SafeFrame 類別的物件個體。因為只會產生一個 SafeFrame 的物個體，因此這兩個 this 為同值。
在傳遞給 addActionListener 方法時，這個物件個體被視為實作 ActionListener 介面之類別的物件個體。因為 addActionListener 方法的引數是 ActionListener 型態。在 addActionListener 方法中，引數的使用範圍是在ActionListener 介面所規定的方法的範圍之內。傳遞過來做為引數的是不是 SafeFrame 的物件個體根本不重要。
而在傳遞給 doUse 方法的時候，同樣的物件個體卻被視為實作 Context 介面之類別的物件個體。因為 doUse 方法的引數是 Context 型態。在 doUse 方法中，引數的使用範圍是在 Context 介面所規定方法的範圍之內。
問題
1. 理論上，Context 應該要設成抽象類別而非介面，而 state 欄位應該要規類到 Context 類別才符合 Pattern 的主旨，但是程式範例卻把 Context 設成介面，而 state 欄位則是放在 SafeFrame 類別，為什麼?
由於 Java 是單一繼承，因此如果以類別表示 Context 的話，就不能再把已經是 Frame 的子類別之 SafeFrame 類別設為 Context 類別的子類別。
如果要做的話，應該要另外作一個 Context 類別的子類別，將其物件個體儲存在 SafeFrame 的欄位，用委讓的方式去做。
2. 如果想把範例程式中的白天改成 8:00-20.59，而晚間改成 21:00~23:59 和 0:00~7:59。該如何修改?
需要修改 DayState 和 NightState 類別的 doClock 方法。
如果一開始先在 SafeFrame 類別建立 isDay 方法和 isNight 方法，預先準備好檢查目前時間是白天還是夜晚的方式，就能把具體的時間範圍放到 SafeFrame 類別之內。這樣之後就只要修改 SafeFrame 類別即可。
3. 請加入 午餐時間(12:00~12:59) 這個新狀態。若午餐時間使用金庫，則保全中心會接到發生異常狀態的通知;若使用警鈴，則保全中心會接到警鈴通知，若使用電話，則會呼叫保全中心的答錄機。
新增一個 NoonState 類別。
public class NoonState implements State {
private static NoonState singleton = new NoonState();
private NoonState() { // 建構子為private
}
public static State getInstance() { // 取得唯一的個體
return singleton;
}
public void doClock(Context context, int hour) { // 設定時間
if (hour < 9 || 17 <= hour) {
context.changeState(NightState.getInstance());
} else if (9 <= hour && hour < 12 || 13 <= hour && hour < 17) {
context.changeState(DayState.getInstance());
}
}
public void doUse(Context context) { // 使用金庫
context.callSecurityCenter("異常：午餐時間使用金庫！");
}
public void doAlarm(Context context) { // 警鈴
context.callSecurityCenter("警鈴(午餐時間)");
}
public void doPhone(Context context) { // 一般通話
context.recordLog("午餐時間的通話錄音");
}
public String toString() { // 輸出字串
return "[午餐時間]";
}
}
DayState 的 doClock 方法都要修改。
public class DayState implements State {
private static DayState singleton = new DayState();
private DayState() { // 建構子為private
}
public static State getInstance() { // 取得唯一的個體
return singleton;
}
public void doClock(Context context, int hour) { // 設定時間
if (hour < 9 || 17 <= hour) {
context.changeState(NightState.getInstance());
} else if (12 <= hour && hour < 13) {
context.changeState(NoonState.getInstance());
}
}
public void doUse(Context context) { // 使用金庫
context.recordLog("使用金庫(白天)");
}
public void doAlarm(Context context) { // 警鈴
context.callSecurityCenter("警鈴(白天)");
}
public void doPhone(Context context) { // 一般通話
context.callSecurityCenter("一般的通話(白天)");
}
public String toString() { // 輸出字串
return "[白天]";
}
}
NightState 類別的 doClock 方法都要修改。
public class NightState implements State {
private static NightState singleton = new NightState();
private NightState() { // 建構子為private
}
public static State getInstance() { // 取得唯一的個體
return singleton;
}
public void doClock(Context context, int hour) { // 設定時間
if (9 <= hour && hour < 17) {
context.changeState(DayState.getInstance());
} else if (12 <= hour && hour < 13) {
context.changeState(NoonState.getInstance());
}
}
public void doUse(Context context) { // 使用金庫
context.callSecurityCenter("異常：晚間使用金庫！");
}
public void doAlarm(Context context) { // 警鈴
context.callSecurityCenter("警鈴(晚間)");
}
public void doPhone(Context context) { // 一般通話
context.recordLog("晚間的通話錄音");
}
public String toString() { // 輸出字串
return "[晚間]";
}
}
3. 請加入緊急這個新狀態。當按下警鈴時，無論任何時間，狀態立刻切換到緊急狀態。若緊急狀態時使用金庫，則保全中心接到緊急狀況通知;若使用警鈴，則保全中心會接到警鈴通知;若使用電話，則會呼叫保全中心。
這個規格的問題在於發生異常之後，沒有可以回到原來狀態的方式。
新增一個 UrgentState 類別。
public class UrgentState implements State {
private static UrgentState singleton = new UrgentState();
private UrgentState() { // 建構子為private
}
public static State getInstance() { // 取得唯一的個體
return singleton;
}
public void doClock(Context context, int hour) { // 設定時間
// 設定時間的部分不做處理
}
public void doUse(Context context) { // 使用金庫
context.callSecurityCenter("異常：異常使用金庫！");
}
public void doAlarm(Context context) { // 警鈴
context.callSecurityCenter("警鈴(異常)");
}
public void doPhone(Context context) { // 一般通話
context.callSecurityCenter("一般的通話(異常)");
}
public String toString() { // 輸出字串
return "[異常]";
}
}
修改 DayState 類別的 doAlarm 方法。
public class DayState implements State {
private static DayState singleton = new DayState();
private DayState() { // 建構子為private
}
public static State getInstance() { // 取得唯一的個體
return singleton;
}
public void doClock(Context context, int hour) { // 設定時間
if (hour < 9 || 17 <= hour) {
context.changeState(NightState.getInstance());
}
}
public void doUse(Context context) { // 使用金庫
context.recordLog("使用金庫(白天)");
}
public void doAlarm(Context context) { // 警鈴
context.callSecurityCenter("警鈴(白天)");
context.changeState(UrgentState.getInstance());
}
public void doPhone(Context context) { // 一般通話
context.callSecurityCenter("一般的通話(白天)");
}
public String toString() { // 輸出字串
return "[白天]";
}
}
修改 NightState 的 doAlarm 方法。
public class NightState implements State {
private static NightState singleton = new NightState();
private NightState() { // 建構子為private
}
public static State getInstance() { // 取得唯一的個體
return singleton;
}
public void doClock(Context context, int hour) { // 設定時間
if (9 <= hour && hour < 17) {
context.changeState(DayState.getInstance());
}
}
public void doUse(Context context) { // 使用金庫
context.callSecurityCenter("異常：晚間使用金庫！");
}
public void doAlarm(Context context) { // 警鈴
context.callSecurityCenter("警鈴(晚間)");
context.changeState(UrgentState.getInstance());
}
public void doPhone(Context context) { // 一般通話
context.recordLog("晚間的通話錄音");
}
public String toString() { // 輸出字串
return "[晚間]";
}
}