Java设计模式之备忘录模式

zmbwcx2023-11-17 3:07

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。

结构

备忘录模式的主要角色如下：

  • 发起人角色：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，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，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。

"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。与上述窄接口冲突

发起人

java 复制代码 
//游戏角色
public class GameRole {
    private int vit;//生命值
    private int atk;//攻击力
    private int def;//防御力

    public GameRole() {
        this.vit = 100;
        this.atk = 100;
        this.def = 100;
    }

    public void To0(){
        this.vit = 0;
        this.atk = 0;
        this.def = 0;
    }

    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;
    }

    public RoleStateMemento saveRoleStateMemento(){
        return new RoleStateMemento(vit,atk,def);
    }

    public void recoverState(RoleStateMemento roleStateMemento){
        this.vit= roleStateMemento.getVit();
        this.atk= roleStateMemento.getAtk();
        this.def= roleStateMemento.getDef();
    }
}

备忘录管理类（提供保存与获取备忘录的功能）

java 复制代码 
public class RoleStateCaretaker {
    private RoleStateMemento roleStateMemento;

    public RoleStateMemento getRoleStateMemento(){
        return roleStateMemento;
    }

    public void setRoleStateMemento(RoleStateMemento roleStateMemento){
        this.roleStateMemento = roleStateMemento;
    }
}

备忘录类（只做存储状态）

java 复制代码 
public class RoleStateMemento {
    private int vit;//生命值
    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;
    }
}

测试

java 复制代码 
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        GameRole gameRole = new GameRole();
        //存档
        RoleStateCaretaker roleStateCaretaker = new RoleStateCaretaker();
        RoleStateMemento roleStateMemento = gameRole.saveRoleStateMemento();
        roleStateCaretaker.setRoleStateMemento(roleStateMemento);

        System.out.println("初始状态：");
        System.out.println(gameRole.getVit());
        System.out.println(gameRole.getAtk());
        System.out.println(gameRole.getDef());

        System.out.println("置零");
        gameRole.To0();
        System.out.println(gameRole.getVit());
        System.out.println(gameRole.getAtk());
        System.out.println(gameRole.getDef());
        //读档
        gameRole.recoverState(roleStateCaretaker.getRoleStateMemento());
        System.out.println("回档后状态");
        System.out.println(gameRole.getVit());
        System.out.println(gameRole.getAtk());
        System.out.println(gameRole.getDef());
    }
}

初始状态：

100

100

100

置零

0

0

0

回档后状态

100

100

100

白箱备忘录模式破坏了封装性，在客户端部分可以通过备忘录类对象对发起人的属性进行更改。

"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。（牛的）

备忘录窄接口

java 复制代码 
给除了发起人的所有角色所示，只能拿到对应的对象，无法执行任何方法
public interface Memento {
}

备忘录管理类

java 复制代码 
//（提供保存与获取备忘录的功能）
public class RoleStateCaretaker {
    private Memento memento;

    public Memento getMemento() {
        return memento;
    }

    public void setMemento(Memento memento) {
        this.memento = memento;
    }
}
java 复制代码 
//游戏角色
public class GameRole {
    private int vit;//生命值
    private int atk;//攻击力
    private int def;//防御力

    public GameRole() {
        this.vit = 100;
        this.atk = 100;
        this.def = 100;
    }

    public void To0() {
        this.vit = 0;
        this.atk = 0;
        this.def = 0;
    }

    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;
    }

    //私有内部类，只供本类使用
    private class RoleStateMemento implements Memento {
        private int vit;//生命值
        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;
        }
    }

    public Memento saveMemento() {
        return new RoleStateMemento(vit, atk, def);
    }

    public void recoverState(Memento memento) {
        //由于Memento类中什么都不存在，即无法设置发起人状态，因此需要进行一个强转对象
        RoleStateMemento roleStateMemento = (RoleStateMemento) memento;
        this.vit = roleStateMemento.getVit();
        this.atk = roleStateMemento.getAtk();
        this.def = roleStateMemento.getDef();
    }
}

测试

java 复制代码 
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        GameRole gameRole = new GameRole();
        System.out.println("初始状态：");
        System.out.println(gameRole.getVit());
        System.out.println(gameRole.getAtk());
        System.out.println(gameRole.getDef());

        //保存状态
        RoleStateCaretaker roleStateCaretaker = new RoleStateCaretaker();
        Memento memento = gameRole.saveMemento();
        roleStateCaretaker.setMemento(memento);

        System.out.println("置零");
        gameRole.To0();
        System.out.println(gameRole.getVit());
        System.out.println(gameRole.getAtk());
        System.out.println(gameRole.getDef());

        //回档
        gameRole.recoverState(memento);
        System.out.println("回档后状态");
        System.out.println(gameRole.getVit());
        System.out.println(gameRole.getAtk());
        System.out.println(gameRole.getDef());
    }
}

初始状态：

100

100

100

置零

0

0

0

回档后状态

100

100

100

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。

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。
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