前言
一、备忘录模式概述
备忘录模式提供了一种状态恢复的实现机制，使得用户可以方便地回到一个特定的历史步骤，当新的状态无效或者存在问题时，可以使用暂时存储起来的备忘录将状态复原，很多软件都提供了撤销（Undo）操作，如 Word、记事本、Photoshop、IDEA等软件在编辑时按 Ctrl+Z 组合键时能撤销当前操作，使文档恢复到之前的状态；还有在 浏览器 中的后退键、数据库事务管理中的回滚操作、玩游戏时的中间结果存档功能、数据库与操作系统的备份操作、棋类游戏中的悔棋功能等都属于这类。
备忘录模式定义： 又叫快照模式，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。
二、备忘录模式结构
备忘录模式的主要角色如下：
- 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。
- 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。
- 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。
备忘录有两个等效的接口：
- 窄接口：管理者(Caretaker)对象（和其他发起人对象之外的任何对象）看到的是备忘录的窄接口(narror Interface)，这个窄接口只允许他把备忘录对象传给其他的对象。
- 宽接口：与管理者看到的窄接口相反，发起人对象可以看到一个宽接口(wide Interface)，这个宽接口允许它读取所有的数据，以便根据这些数据恢复这个发起人对象的内部状态。
三、备忘录模式案例实现
【例】游戏挑战BOSS 游戏中的某个场景，一游戏角色有生命力、攻击力、防御力等数据，在打Boss前和后一定会不一样的，我们允许玩家如果感觉与Boss决斗的效果不理想可以让游戏恢复到决斗之前的状态。 要实现上述案例，有两种方式：
- “白箱”备忘录模式
- “黑箱”备忘录模式
3.1 “白箱”备忘录模式
备忘录角色对任何对象都提供一个接口，即宽接口，备忘录角色的内部所存储的状态就对所有对象公开。 类图如下：
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//游戏角色类 public class GameRole { private int vit; //生命力 private int atk; //攻击力 private int def; //防御力 //初始化状态 public void initState() { this.vit = 100; this.atk = 100; this.def = 100; } //战斗 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); }
//回复角色状态 public void recoverState(RoleStateMemento roleStateMemento) { this.vit = roleStateMemento.getVit(); this.atk = roleStateMemento.getAtk(); this.def = roleStateMemento.getDef(); } public void stateDisplay() { System.out.println("角色生命力：" + vit); System.out.println("角色攻击力：" + atk); System.out.println("角色防御力：" + 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; } }
//游戏状态存储类(备忘录类) public class RoleStateMemento { private int vit; private int atk; private int def; 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; } }
//角色状态管理者类 public class RoleStateCaretaker { private RoleStateMemento roleStateMemento; public RoleStateMemento getRoleStateMemento() { return roleStateMemento; } public void setRoleStateMemento(RoleStateMemento roleStateMemento) { this.roleStateMemento = roleStateMemento; } }
//测试类 public class Client { public static void main(String[] args) { System.out.println("------------大战Boss前------------"); //大战Boss前 GameRole gameRole = new GameRole(); gameRole.initState(); gameRole.stateDisplay(); //保存进度 RoleStateCaretaker roleStateCaretaker = new RoleStateCaretaker(); roleStateCaretaker.setRoleStateMemento(gameRole.saveState()); System.out.println("------------大战Boss后------------"); //大战Boss时，损耗严重 gameRole.fight(); gameRole.stateDisplay(); System.out.println("------------恢复之前状态------------"); //恢复之前状态 gameRole.recoverState(roleStateCaretaker.getRoleStateMemento()); gameRole.stateDisplay(); } }
分析：白箱备忘录模式是破坏封装性的。但是通过程序员自律，同样可以在一定程度上实现模式的大部分用意。
3.2 “黑箱”备忘录模式
备忘录角色对发起人对象提供一个宽接口，而为其他对象提供一个窄接口。在Java语言中，实现双重接口的办法就是将备忘录类设计成发起人类的内部成员类。 将 RoleStateMemento 设为 GameRole 的内部类，从而将 RoleStateMemento 对象封装在 GameRole 里面；在外面提供一个标识接口 Memento 给 RoleStateCaretaker 及其他对象使用。这样 GameRole 类看到的是 RoleStateMemento 所有的接口，而RoleStateCaretaker 及其他对象看到的仅仅是标识接口 Memento 所暴露出来的接口，从而维护了封装型。 类图如下：
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窄接口Memento，这是一个标识接口，因此没有定义出任何的方法 public interface Memento { }
定义发起人类 GameRole，并在内部定义备忘录内部类 RoleStateMemento（该内部类设置为私有的） /游戏角色类 public class GameRole { private int vit; //生命力 private int atk; //攻击力 private int def; //防御力 //初始化状态 public void initState() { this.vit = 100; this.atk = 100; this.def = 100; } //战斗 public void fight() { this.vit = 0; this.atk = 0; this.def = 0; } //保存角色状态 public Memento saveState() { return new RoleStateMemento(vit, atk, def); } //回复角色状态 public void recoverState(Memento memento) { RoleStateMemento roleStateMemento = (RoleStateMemento) memento; this.vit = roleStateMemento.getVit(); this.atk = roleStateMemento.getAtk(); this.def = roleStateMemento.getDef(); } public void stateDisplay() { System.out.println("角色生命力：" + vit); System.out.println("角色攻击力：" + atk); System.out.println("角色防御力：" + 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; } private class RoleStateMemento implements Memento { private int vit; private int atk; private int def; 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; } } }
负责人角色类 RoleStateCaretaker 能够得到的备忘录对象是以 Memento 为接口的，由于这个接口仅仅是一个标识接口，因此负责人角色不可能改变这个备忘录对象的内容
//角色状态管理者类 public class RoleStateCaretaker { private Memento memento; public Memento getMemento() { return memento; } public void setMemento(Memento memento) { this.memento = memento; } }
客户端测试类
public class Client { public static void main(String[] args) { System.out.println("------------大战Boss前------------"); //大战Boss前 GameRole gameRole = new GameRole(); gameRole.initState(); gameRole.stateDisplay(); //保存进度 RoleStateCaretaker roleStateCaretaker = new RoleStateCaretaker(); roleStateCaretaker.setMemento(gameRole.saveState()); System.out.println("------------大战Boss后------------"); //大战Boss时，损耗严重 gameRole.fight(); gameRole.stateDisplay(); System.out.println("------------恢复之前状态------------"); //恢复之前状态 gameRole.recoverState(roleStateCaretaker.getMemento()); gameRole.stateDisplay(); } }
四、备忘录模式优缺点
- 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。
五、备忘录模式使用场景
- 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。
- 需要提供一个可回滚操作的场景，如 Word、记事本、Photoshop，idea等软件在编辑时按 Ctrl+Z 组合键，还有数据库中事务操作。
后记
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