設(shè)計(jì)模式系列—備忘錄模式

作者：一角錢(qián)技術(shù) 2020-11-02 10:41:33

本篇和大家一起來(lái)學(xué)習(xí)備忘錄模式相關(guān)內(nèi)容。

模式定義

在不破壞封裝性的前提下，捕獲一個(gè)對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)，并在該對(duì)象之外保存這個(gè)狀態(tài)，以便以后當(dāng)需要時(shí)能將該對(duì)象恢復(fù)到原先保存的狀態(tài)。該模式又叫快照模式。

模版實(shí)現(xiàn)如下：

package com.niuh.designpattern.memento.v1; 
 
/** 
 * <p> 
 * 備忘錄模式 
 * </p> 
 */ 
public class MementoPattern { 
    public static void main(String[] args) { 
        Originator or = new Originator(); 
        Caretaker cr = new Caretaker(); 
        or.setState("S0"); 
        System.out.println("初始狀態(tài):" + or.getState()); 
        cr.setMemento(or.createMemento()); //保存狀態(tài)       
        or.setState("S1"); 
        System.out.println("新的狀態(tài):" + or.getState()); 
        or.restoreMemento(cr.getMemento()); //恢復(fù)狀態(tài) 
        System.out.println("恢復(fù)狀態(tài):" + or.getState()); 
    } 
} 
 
//備忘錄 
class Memento { 
    private String state; 
 
    public Memento(String state) { 
        this.state = state; 
    } 
 
    public void setState(String state) { 
        this.state = state; 
    } 
 
    public String getState() { 
        return state; 
    } 
} 
 
//發(fā)起人 
class Originator { 
    private String state; 
 
    public void setState(String state) { 
        this.state = state; 
    } 
 
    public String getState() { 
        return state; 
    } 
 
    public Memento createMemento() { 
        return new Memento(state); 
    } 
 
    public void restoreMemento(Memento m) { 
        this.setState(m.getState()); 
    } 
} 
 
//管理者 
class Caretaker { 
    private Memento memento; 
 
    public void setMemento(Memento m) { 
        memento = m; 
    } 
 
    public Memento getMemento() { 
        return memento; 
    } 
}

輸出結(jié)果如下：

初始狀態(tài):S0 
新的狀態(tài):S1 
恢復(fù)狀態(tài):S0

解決的問(wèn)題

備忘錄模式能記錄一個(gè)對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)，當(dāng)用戶后悔時(shí)能撤銷當(dāng)前操作，使數(shù)據(jù)恢復(fù)到它原先的狀態(tài)。

每個(gè)人都有犯錯(cuò)誤的時(shí)候，都希望有種“后悔藥”能彌補(bǔ)自己的過(guò)失，讓自己重新開(kāi)始，但現(xiàn)實(shí)是殘酷的。在計(jì)算機(jī)應(yīng)用中，客戶同樣會(huì)常常犯錯(cuò)誤，能否提供“后悔藥”給他們呢?當(dāng)然是可以的，而且是有必要的。這個(gè)功能由“備忘錄模式”來(lái)實(shí)現(xiàn)。

模式組成

備忘錄模式的核心是設(shè)計(jì)備忘錄類以及用于管理備忘錄的管理者類。

實(shí)例說(shuō)明

實(shí)例概況

以游戲存檔為例，看一下如何用備忘錄模式實(shí)現(xiàn)

使用步驟

步驟1：定義備忘錄角色，用于存儲(chǔ)角色狀態(tài)。

class RoleStateMemento { 
 
    private int vit;    //生命力 
    private int atk;    //攻擊力 
    private int def;    //防御力 
 
    public RoleStateMemento(int vit, int atk, int def) { 
        this.vit = vit; 
        this.atk = atk; 
        this.def = def; 
    } 
 
    public int getVit() { 
        return vit; 
    } 
 
    public void setVit(int vit) { 
        this.vit = vit; 
    } 
 
    public int getAtk() { 
        return atk; 
    } 
 
    public void setAtk(int atk) { 
        this.atk = atk; 
    } 
 
    public int getDef() { 
        return def; 
    } 
 
    public void setDef(int def) { 
        this.def = def; 
    } 
}

步驟2：定義發(fā)起人角色(當(dāng)前游戲角色)，記錄當(dāng)前游戲角色的生命力、攻擊力、防御力。通過(guò)saveState()方法來(lái)保存當(dāng)前狀態(tài)，通過(guò)recoveryState()方法來(lái)恢復(fù)角色狀態(tài)。

class GameRole { 
 
    private int vit;    //生命力 
    private int atk;    //攻擊力 
    private int def;    //防御力 
 
    public int getVit() { 
        return vit; 
    } 
 
    public void setVit(int vit) { 
        this.vit = vit; 
    } 
 
    public int getAtk() { 
        return atk; 
    } 
 
    public void setAtk(int atk) { 
        this.atk = atk; 
    } 
 
    public int getDef() { 
        return def; 
    } 
 
    public void setDef(int def) { 
        this.def = def; 
    } 
 
    //狀態(tài)顯示 
    public void stateDisplay() { 
        System.out.println("角色當(dāng)前狀態(tài)："); 
        System.out.println("體力：" + this.vit); 
        System.out.println("攻擊力：" + this.atk); 
        System.out.println("防御力： " + this.def); 
        System.out.println("-----------------"); 
    } 
 
    //獲得初始狀態(tài) 
    public void getInitState() { 
        this.vit = 100; 
        this.atk = 100; 
        this.def = 100; 
    } 
 
    //戰(zhàn)斗后 
    public void fight() { 
        this.vit = 0; 
        this.atk = 0; 
        this.def = 0; 
    } 
 
    //保存角色狀態(tài) 
    public RoleStateMemento saveState() { 
        return (new RoleStateMemento(vit, atk, def)); 
    } 
 
    //恢復(fù)角色狀態(tài) 
    public void recoveryState(RoleStateMemento memento) { 
        this.vit = memento.getVit(); 
        this.atk = memento.getAtk(); 
        this.def = memento.getDef(); 
    } 
}

步驟3：定義管理者角色，角色狀態(tài)管理者

class RoleStateCaretaker { 
 
    private RoleStateMemento memento; 
 
    public RoleStateMemento getMemento() { 
        return memento; 
    } 
 
    public void setMemento(RoleStateMemento memento) { 
        this.memento = memento; 
    } 
}

步驟4：測(cè)試輸出

public class MementoPattern { 
 
    // 邏輯大致為打boss前存檔，打boss失敗了 
    public static void main(String[] args) { 
        //打boss前 
        GameRole gameRole = new GameRole(); 
        gameRole.getInitState(); 
        gameRole.stateDisplay(); 
 
        //保存進(jìn)度 
        RoleStateCaretaker caretaker = new RoleStateCaretaker(); 
        caretaker.setMemento(gameRole.saveState()); 
 
        //打boss失敗 
        gameRole.fight(); 
        gameRole.stateDisplay(); 
 
        //恢復(fù)狀態(tài) 
        gameRole.recoveryState(caretaker.getMemento()); 
        gameRole.stateDisplay(); 
    } 
}

輸出結(jié)果

角色當(dāng)前狀態(tài)： 
體力：100 
攻擊力：100 
防御力： 100 
----------------- 
角色當(dāng)前狀態(tài)： 
體力：0 
攻擊力：0 
防御力： 0 
----------------- 
角色當(dāng)前狀態(tài)： 
體力：100 
攻擊力：100 
防御力： 100

優(yōu)點(diǎn)

備忘錄模式是一種對(duì)象行為型模式，其主要優(yōu)點(diǎn)如下。

提供了一種可以恢復(fù)狀態(tài)的機(jī)制。當(dāng)用戶需要時(shí)能夠比較方便地將數(shù)據(jù)恢復(fù)到某個(gè)歷史的狀態(tài)。
實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部狀態(tài)的封裝。除了創(chuàng)建它的發(fā)起人之外，其他對(duì)象都不能夠訪問(wèn)這些狀態(tài)信息。
簡(jiǎn)化了發(fā)起人類。發(fā)起人不需要管理和保存其內(nèi)部狀態(tài)的各個(gè)備份，所有狀態(tài)信息都保存在備忘錄中，并由管理者進(jìn)行管理，這符合單一職責(zé)原則。

缺點(diǎn)

資源消耗大。如果要保存的內(nèi)部狀態(tài)信息過(guò)多或者特別頻繁，將會(huì)占用比較大的內(nèi)存資源。

注意事項(xiàng)

為了符合迪米特法則，需要有一個(gè)管理備忘錄的類
不要在頻繁建立備份的場(chǎng)景中使用備忘錄模式。為了節(jié)約內(nèi)存，可使用原型模式+備忘錄模式

應(yīng)用場(chǎng)景

需要保存和恢復(fù)數(shù)據(jù)的相關(guān)場(chǎng)景
提供一個(gè)可回滾的操作，如ctrl+z、瀏覽器回退按鈕、Backspace鍵等
需要監(jiān)控的副本場(chǎng)景

模式的擴(kuò)展

在備忘錄模式中，有單狀態(tài)備份的例子，也有多狀態(tài)備份的例子?？梢越Y(jié)合原型模式混合使用。在備忘錄模式中，通過(guò)定義“備忘錄”來(lái)備份“發(fā)起人”的信息，而原型模式的 clone() 方法具有自備份功能，所以，如果讓發(fā)起人實(shí)現(xiàn) Cloneable 接口就有備份自己的功能，這時(shí)可以刪除備忘錄類，其結(jié)構(gòu)如下：

源碼中的應(yīng)用

#Spring 
org.springframework.binding.message.StateManageableMessageContext

StateManageableMessageContext 部分源碼

public interface StateManageableMessageContext extends MessageContext { 
 
   /** 
    * Create a serializable memento, or token representing a snapshot of the internal state of this message context. 
    * @return the messages memento 
    */ 
   public Serializable createMessagesMemento(); 
 
   /** 
    * Set the state of this context from the memento provided. After this call, the messages in this context will match 
    * what is encapsulated inside the memento. Any previous state will be overridden. 
    * @param messagesMemento the messages memento 
    */ 
   public void restoreMessages(Serializable messagesMemento); 
 
   /** 
    * Configure the message source used to resolve messages added to this context. May be set at any time to change how 
    * coded messages are resolved. 
    * @param messageSource the message source 
    * @see MessageContext#addMessage(MessageResolver) 
    */ 
   public void setMessageSource(MessageSource messageSource); 
}