设计模式系列—备忘录模式

 模式定义

在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态，以便以后当需要时能将该对象恢复到原先保存的状态。该模式又叫快照模式。

模版实现如下：

package com.niuh.designpattern.memento.v1; 
 
 
public class MementoPattern { 
    public static void main(String[] args) { 
        Originator or = new Originator(); 
        Caretaker cr = new Caretaker(); 
        or.setState("S0"); 
        System.out.println("初始状态:" + or.getState()); 
        cr.setMemento(or.createMemento()); //保存状态       
        or.setState("S1"); 
        System.out.println("新的状态:" + or.getState()); 
        or.restoreMemento(cr.getMemento()); //恢复状态 
        System.out.println("恢复状态:" + or.getState()); 
    } 
} 
 
//备忘录 
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; 
    } 
} 
 
//发起人 
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; 
    } 
} 

输出结果如下：

初始状态:S0 
新的状态:S1 
恢复状态:S0 

解决的问题

备忘录模式能记录一个对象的内部状态，当用户后悔时能撤销当前操作，使数据恢复到它原先的状态。

每个人都有犯错误的时候，都希望有种“后悔药”能弥补自己的过失，让自己重新开始，但现实是残酷的。在计算机应用中，客户同样会常常犯错误，能否提供“后悔药”给他们呢?当然是可以的，而且是有必要的。这个功能由“备忘录模式”来实现。

模式组成

 

备忘录模式的核心是设计备忘录类以及用于管理备忘录的管理者类。

实例说明

实例概况

 

以游戏存档为例，看一下如何用备忘录模式实现

使用步骤

 

步骤1：定义备忘录角色，用于存储角色状态。

class RoleStateMemento { 
 
    private int vit;    //生命力 
    private int atk;    //攻击力 
    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; 
    } 
} 

步骤2：定义发起人角色(当前游戏角色)，记录当前游戏角色的生命力、攻击力、防御力。通过saveState()方法来保存当前状态，通过recoveryState()方法来恢复角色状态。

class GameRole { 
 
    private int vit;    //生命力 
    private int atk;    //攻击力 
    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; 
    } 
 
    //状态显示 
    public void stateDisplay() { 
        System.out.println("角色当前状态："); 
        System.out.println("体力：" + this.vit); 
        System.out.println("攻击力：" + this.atk); 
        System.out.println("防御力： " + this.def); 
        System.out.println("-----------------"); 
    } 
 
    //获得初始状态 
    public void getInitState() { 
        this.vit = 100; 
        this.atk = 100; 
        this.def = 100; 
    } 
 
    //战斗后 
    public void fight() { 
        this.vit = 0; 
        this.atk = 0; 
        this.def = 0; 
    } 
 
    //保存角色状态 
    public RoleStateMemento saveState() { 
        return (new RoleStateMemento(vit, atk, def)); 
    } 
 
    //恢复角色状态 
    public void recoveryState(RoleStateMemento memento) { 
        this.vit = memento.getVit(); 
        this.atk = memento.getAtk(); 
        this.def = memento.getDef(); 
    } 
} 

步骤3：定义管理者角色，角色状态管理者

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

步骤4：测试输出

public class MementoPattern { 
 
    // 逻辑大致为打boss前存档，打boss失败了 
    public static void main(String[] args) { 
        //打boss前 
        GameRole gameRole = new GameRole(); 
        gameRole.getInitState(); 
        gameRole.stateDisplay(); 
 
        //保存进度 
        RoleStateCaretaker caretaker = new RoleStateCaretaker(); 
        caretaker.setMemento(gameRole.saveState()); 
 
        //打boss失败 
        gameRole.fight(); 
        gameRole.stateDisplay(); 
 
        //恢复状态 
        gameRole.recoveryState(caretaker.getMemento()); 
        gameRole.stateDisplay(); 
    } 
} 

输出结果

角色当前状态： 
体力：100 
攻击力：100 
防御力： 100 
----------------- 
角色当前状态： 
体力：0 
攻击力：0 
防御力： 0 
----------------- 
角色当前状态： 
体力：100 
攻击力：100 
防御力： 100 

优点

备忘录模式是一种对象行为型模式，其主要优点如下。

• 提供了一种可以恢复状态的机制。当用户需要时能够比较方便地将数据恢复到某个历史的状态。
• 实现了内部状态的封装。除了创建它的发起人之外，其他对象都不能够访问这些状态信息。
• 简化了发起人类。发起人不需要管理和保存其内部状态的各个备份，所有状态信息都保存在备忘录中，并由管理者进行管理，这符合单一职责原则。

缺点

资源消耗大。如果要保存的内部状态信息过多或者特别频繁，将会占用比较大的内存资源。

注意事项

1. 为了符合迪米特法则，需要有一个管理备忘录的类
2. 不要在频繁建立备份的场景中使用备忘录模式。为了节约内存，可使用原型模式+备忘录模式

应用场景

1. 需要保存和恢复数据的相关场景
2. 提供一个可回滚的操作，如ctrl+z、浏览器回退按钮、Backspace键等
3. 需要监控的副本场景

模式的扩展

 

在备忘录模式中，有单状态备份的例子，也有多状态备份的例子。可以结合原型模式混合使用。在备忘录模式中，通过定义“备忘录”来备份“发起人”的信息，而原型模式的 clone() 方法具有自备份功能，所以，如果让发起人实现 Cloneable 接口就有备份自己的功能，这时可以删除备忘录类，其结构如下：

源码中的应用

#Spring 
org.springframework.binding.message.StateManageableMessageContext 

StateManageableMessageContext 部分源码

public interface StateManageableMessageContext extends MessageContext { 
 
    
   public Serializable createMessagesMemento(); 
 
    
   public void restoreMessages(Serializable messagesMemento); 
 
    
   public void setMessageSource(MessageSource messageSource); 
} 

PS：以上代码提交在 Github ：

https://github.com/Niuh-Study/niuh-designpatterns.git