设计模式-备忘录模式

参考:http://c.biancheng.net/view/1400.html

什么是备忘录模式

​ 备忘录(Memento)模式的定义: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。

优点:

  • 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。

结构与实现

备忘录模式的主要角色如下。

  1. 发起人(Originator)角色:记录当前时刻的内部状态信息,提供创建备忘录和恢复备忘录数据的功能,实现其他业务功能,它可以访问备忘录里的所有信息。
  2. 备忘录(Memento)角色:负责存储发起人的内部状态,在需要的时候提供这些内部状态给发起人。
  3. 管理者(Caretaker)角色:对备忘录进行管理,提供保存与获取备忘录的功能,但其不能对备忘录的内容进行访问与修改。

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代码实现:

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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;
}
}

运行结果:

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初始状态:S0
新的状态:S1
恢复状态:S0

应用实例

【例1】利用备忘录模式设计相亲游戏。

分析:假如有西施、王昭君、貂蝉、杨玉环四大美女同你相亲,你可以选择其中一位作为你的爱人;当然,如果你对前面的选择不满意,还可以重新选择,但希望你不要太花心;这个游戏提供后悔功能,用“备忘录模式”设计比较合适。

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public class DatingGame {
public static void main(String[] args) {
You you = new You();
GirlStack stack = new GirlStack();
you.setWife("001");
stack.push(you.createMemento());
System.out.println(you.getWife());
you.setWife("002");
stack.push(you.createMemento());
System.out.println(you.getWife());
you.setWife("003");
stack.push(you.createMemento());
System.out.println(you.getWife());
you.setWife("004");
stack.push(you.createMemento());
System.out.println(you.getWife());
you.setWife("005");
stack.push(you.createMemento());
System.out.println(you.getWife());
// 设置了上限 006插入不进去
you.setWife("006");
stack.push(you.createMemento());
System.out.println(you.getWife());
// 以下代码都是返回上一步的操作
you.restoreMemento(stack.pop());
System.out.println(you.getWife());
you.restoreMemento(stack.pop());
System.out.println(you.getWife());
you.restoreMemento(stack.pop());
System.out.println(you.getWife());
you.restoreMemento(stack.pop());
System.out.println(you.getWife());
you.restoreMemento(stack.pop());
System.out.println(you.getWife());
}
}

//备忘录:美女
class Girl {
private String name;
public Girl(String name) {
this.name = name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
}

//发起人:你
class You {
private String wifeName;
public void setWife(String name) {
wifeName = name;
}
public String getWife() {
return wifeName;
}
// 创建备忘录
public Girl createMemento() {
return new Girl(wifeName);
}
// 返回上一步
public void restoreMemento(Girl p) {
setWife(p.getName());
}
}

//管理者
class GirlStack {
private Girl girls[];
private int top;
public GirlStack() {
girls = new Girl[5];
top = -1;
}
public boolean push(Girl p) {
if (top >= 4) {
System.out.println("你太花心了,变来变去的!");
return false;
} else {
girls[++top] = p;
return true;
}
}
public Girl pop() {
if (top <= 0) {
System.out.println("数组空了!");
return girls[0];
} else{
return girls[top--];
}
}
}

运行结果:

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你太花心了,变来变去的!
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数组空了!
001

应用场景

  1. 需要保存与恢复数据的场景,如玩游戏时的中间结果的存档功能。
  2. 需要提供一个可回滚操作的场景,如 Word、记事本、Photoshop,Eclipse 等软件在编辑时按 Ctrl+Z 组合键,还有数据库中事务操作。

扩展

​ 在前面介绍的备忘录模式中,有单状态备份的例子,也有多状态备份的例子。下面介绍备忘录模式如何同原型模式混合使用。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

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public class PrototypeMemento {
public static void main(String[] args) {
OriginatorPrototype or = new OriginatorPrototype();
PrototypeCaretaker cr = new PrototypeCaretaker();
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());
}
}
//发起人原型
class OriginatorPrototype implements Cloneable {
private String state;
public void setState(String state) {
this.state = state;
}
public String getState() {
return state;
}
public OriginatorPrototype createMemento() {
return (OriginatorPrototype)this.clone();
}
public void restoreMemento(OriginatorPrototype opt) {
this.setState(opt.getState());
}

@Override
public Object clone() {
try {
return super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
}
//原型管理者
class PrototypeCaretaker {
private OriginatorPrototype opt;
public void setMemento(OriginatorPrototype opt) {
this.opt = opt;
}
public OriginatorPrototype getMemento() {
return opt;
}
}

运行结果:

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初始状态:S0
新的状态:S1
恢复状态:S0