23種設計模式-備忘錄模式

定義：在不破壞封裝性的前提下，捕獲一個對象的內部狀態，並在該對象之外保存這個狀態。這樣就可以將該對象恢復到原先保存的狀態

類型：行爲類

類圖：

        我們在編程的時候，經常需要保存對象的中間狀態，當需要的時候，可以恢復到這個狀態。比如，我們使用Eclipse進行編程時，假如編寫失誤（例如不小心誤刪除了幾行代碼），我們希望返回刪除前的狀態，便可以使用Ctrl+Z來進行返回。這時我們便可以使用備忘錄模式來實現。

 

備忘錄模式的結構

• 發起人：記錄當前時刻的內部狀態，負責定義哪些屬於備份範圍的狀態，負責創建和恢復備忘錄數據。
• 備忘錄：負責存儲發起人對象的內部狀態，在需要的時候提供發起人需要的內部狀態。
• 管理角色：對備忘錄進行管理，保存和提供備忘錄。

 

通用代碼實現

class Originator {
    private String state = "";

    public String getState() {
        return state;
    }
    public void setState(String state) {
        this.state = state;
    }
    public Memento createMemento(){
        return new Memento(this.state);
    }
    public void restoreMemento(Memento memento){
        this.setState(memento.getState());
    }
}

class Memento {
    private String state = "";
    public Memento(String state){
        this.state = state;
    }
    public String getState() {
        return state;
    }
    public void setState(String state) {
        this.state = state;
    }
}
class Caretaker {
    private Memento memento;
    public Memento getMemento(){
        return memento;
    }
    public void setMemento(Memento memento){
        this.memento = memento;
    }
}
public class Client {
    public static void main(String[] args){
        Originator originator = new Originator();
        originator.setState("狀態1");
        System.out.println("初始狀態:"+originator.getState());
        Caretaker caretaker = new Caretaker();
        caretaker.setMemento(originator.createMemento());
        originator.setState("狀態2");
        System.out.println("改變後狀態:"+originator.getState());
        originator.restoreMemento(caretaker.getMemento());
        System.out.println("恢復後狀態:"+originator.getState());
    }
}

        代碼演示了一個單狀態單備份的例子，邏輯非常簡單：Originator類中的state變量需要備份，以便在需要的時候恢復；Memento類中，也有一個state變量，用來存儲Originator類中state變量的臨時狀態；而Caretaker類就是用來管理備忘錄類的，用來向備忘錄對象中寫入狀態或者取回狀態。

 

多狀態多備份備忘錄

       通用代碼演示的例子中，Originator類只有一個state變量需要備份，而通常情況下，發起人角色通常是一個javaBean，對象中需要備份的變量不止一個，需要備份的狀態也不止一個，這就是多狀態多備份備忘錄。實現備忘錄的方法很多，備忘錄模式有很多變形和處理方式，像通用代碼那樣的方式一般不會用到，多數情況下的備忘錄模式，是多狀態多備份的。其實實現多狀態多備份也很簡單，最常用的方法是，我們在Memento中增加一個Map容器來存儲所有的狀態，在Caretaker類中同樣使用一個Map容器才存儲所有的備份。下面我們給出一個多狀態多備份的例子：

class Originator {
    private String state1 = "";
    private String state2 = "";
    private String state3 = "";

    public String getState1() {
        return state1;
    }
    public void setState1(String state1) {
        this.state1 = state1;
    }
    public String getState2() {
        return state2;
    }
    public void setState2(String state2) {
        this.state2 = state2;
    }
    public String getState3() {
        return state3;
    }
    public void setState3(String state3) {
        this.state3 = state3;
    }
    public Memento createMemento(){
        return new Memento(BeanUtils.backupProp(this));
    }

    public void restoreMemento(Memento memento){
        BeanUtils.restoreProp(this, memento.getStateMap());
    }
    public String toString(){
        return "state1="+state1+"state2="+state2+"state3="+state3;
    }
}
class Memento {
    private Map<String, Object> stateMap;

    public Memento(Map<String, Object> map){
        this.stateMap = map;
    }

    public Map<String, Object> getStateMap() {
        return stateMap;
    }

    public void setStateMap(Map<String, Object> stateMap) {
        this.stateMap = stateMap;
    }
}
class BeanUtils {
    public static Map<String, Object> backupProp(Object bean){
        Map<String, Object> result = new HashMap<String, Object>();
        try{
            BeanInfo beanInfo = Introspector.getBeanInfo(bean.getClass());
            PropertyDescriptor[] descriptors = beanInfo.getPropertyDescriptors();
            for(PropertyDescriptor des: descriptors){
                String fieldName = des.getName();
                Method getter = des.getReadMethod();
                Object fieldValue = getter.invoke(bean, new Object[]{});
                if(!fieldName.equalsIgnoreCase("class")){
                    result.put(fieldName, fieldValue);
                }
            }

        }catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
        return result;
    }

    public static void restoreProp(Object bean, Map<String, Object> propMap){
        try {
            BeanInfo beanInfo = Introspector.getBeanInfo(bean.getClass());
            PropertyDescriptor[] descriptors = beanInfo.getPropertyDescriptors();
            for(PropertyDescriptor des: descriptors){
                String fieldName = des.getName();
                if(propMap.containsKey(fieldName)){
                    Method setter = des.getWriteMethod();
                    setter.invoke(bean, new Object[]{propMap.get(fieldName)});
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
class Caretaker {
    private Map<String, Memento> memMap = new HashMap<String, Memento>();
    public Memento getMemento(String index){
        return memMap.get(index);
    }

    public void setMemento(String index, Memento memento){
        this.memMap.put(index, memento);
    }
}
class Client {
    public static void main(String[] args){
        Originator ori = new Originator();
        Caretaker caretaker = new Caretaker();
        ori.setState1("中國");
        ori.setState2("強盛");
        ori.setState3("繁榮");
        System.out.println("===初始化狀態===\n"+ori);

        caretaker.setMemento("001",ori.createMemento());
        ori.setState1("軟件");
        ori.setState2("架構");
        ori.setState3("優秀");
        System.out.println("===修改後狀態===\n"+ori);

        ori.restoreMemento(caretaker.getMemento("001"));
        System.out.println("===恢復後狀態===\n"+ori);
    }
}

備忘錄模式的優缺點和適用場景

備忘錄模式的優點有：

• 當發起人角色中的狀態改變時，有可能這是個錯誤的改變，我們使用備忘錄模式就可以把這個錯誤的改變還原。
• 備份的狀態是保存在發起人角色之外的，這樣，發起人角色就不需要對各個備份的狀態進行管理。

備忘錄模式的缺點：

• 在實際應用中，備忘錄模式都是多狀態和多備份的，發起人角色的狀態需要存儲到備忘錄對象中，對資源的消耗是比較嚴重的。

如果有需要提供回滾操作的需求，使用備忘錄模式非常適合，比如jdbc的事務操作，文本編輯器的Ctrl+Z恢復等。