备忘录模式?就是SL大法!

什么是备忘录模式?

老规矩,我们先来看看备忘录模式 (Memento) 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。这样以后就可将该对象恢复到原先保存的状态。

它的UML类图如下:

从上图可以发现,备忘录模式其实整体分为三个部分:Originator(发起人)、备忘录(Memento)、CareTaker(管理者)。其中,Originator负责创建一个备忘录Memento,并哟个memento记录当前时刻它的内部状态 (部分或整体) ,同时,也可以使用备忘录Memento恢复到某一个状态;备忘录Memento负责记录、存储发起人Originator的内部状态,并且只有发起人Originator能够访问其内部数据;而管理者Caretaker就负责保存备忘录Memento,注意,它不会查看备忘录里的具体内容。

举一个大家熟知的例子,SL大法知道吧?

在游戏里,当我们保存进度时,玩家角色就是一个发起人,而角色的当前状态(等级、血量、魔法值等)被保存(Save);当我们想重来的时候,读取存档(Load),就能够恢复角色到之前某一个时刻的状态。上述整个过程其实就是备忘录模式的具体体现,接下来我们就以游戏保存、读取来看看备忘录模式的具体应用。

如何使用备忘录模式?

先定义一个英雄类,表示玩家操作的游戏角色,他拥有生命值、魔法值、攻击力、防御力:

  • 英雄类
kotlin 复制代码
@Data
public class Hero {
    private int hp;
    private int mp;
    private int atk;
    private int def;

    // 初始角色状态
    public void getInitialState() {
        this.hp = 100;
        this.mp = 50;
        this.atk = 10;
        this.def = 5;
    }

    // 当前状态展示
    public void displayState() {
        System.out.println("角色当前状态:");
        System.out.println("生命值:" + this.hp);
        System.out.println("魔法值:" + this.hp);
        System.out.println("攻击力:" + this.atk);
        System.out.println("防御力: " + this.def);
        System.out.println("******************");
    }

    // 角色经验升级,恢复一定生命、魔法并增加属性
    public void levelUp() {
        this.hp += 20;
        this.mp += 10;
        this.atk += 5;
        this.def += 5;
    }

    // 大战boss
    public void fight() {
        this.hp -= 99;
        this.mp -= 50;
    }

    // 保存现在状态
    public SavaMemento saveState() {
        return (new SavaMemento(hp, mp, atk, def));
    }

    // 恢复之前状态
    public void loadState(SavaMemento memento) {
        this.hp = memento.getHp();
        this.mp = memento.getMp();
        this.atk = memento.getAtk();
        this.atk = memento.getDef();
    }
}

我们注意到,英雄类里除了初始化、战斗等函数,有两个公共方法:SaveMemento和loadState,前者返回了一个存档,后者则根据这个存档恢复到某一个时刻的状态。其实也可以这么理解,保存存档的时候,得到了一个存档id,之后读取存档则需要该存档id。

  • 存档类

存档类的实现很简单,就是根据最初系统的设计目的,来保存对应的英雄类中的某些信息。

arduino 复制代码
public class SavaMemento {
    private int hp; // 生命力
    private int mp; // 魔法值
    private int atk; // 攻击力
    private int def; // 防御力

    public SavaMemento(int hp, int mp, int atk, int def) {
        this.hp = hp;
        this.mp = hp;
        this.atk = atk;
        this.def = def;

    }
}
  • 存档保管箱

存档保存角色信息,而存档保管箱则是将存档的实现细节收敛,防止客户端知道其具体的实现细节。

csharp 复制代码
public class CareTaker {

    private SavaMemento savaLoadMemento;

    public SavaMemento loadGame() {
        try {
            if (savaLoadMemento != null)
                return savaLoadMemento;
            else
                throw new Exception();
        } catch (Exception ignored) {
            System.out.println("The saveFile is missed!");
        }
        return new SavaMemento(100, 50, 10, 5);
    }

    public void saveGame(SavaMemento memento) {
        this.savaLoadMemento = memento;
    }
}
  • 游戏客户端

设计一个游戏客户端,操作一个游戏角色从出生到大战boss、再到读取存档的过程:

scss 复制代码
public class GameClient {

    public static void main(String[] args) {

        // 显示初始状态
        System.out.println("初始状态--");
        Hero hero = new Hero();
        hero.getInitialState();
        hero.displayState();

        // 保存游戏
        System.out.println("保存游戏--");
        CareTaker caretaker = new CareTaker();
        caretaker.saveGame(hero.saveState());

        // 打死大boss
        System.out.println("三拳打死Boss--");
        hero.fight();
        hero.displayState();

        // 升级啦
        System.out.println("经验升级--");
        hero.levelUp();
        hero.displayState();

        // 恢复游戏
        System.out.println("读取存档--");
        hero.loadState(caretaker.loadGame());
        hero.displayState();
    }
}
  • 来看看输出

总结

应用场景

备忘录模式主要应用在这样的场景:需要记录某一个对象的内部状态,并且能够将对象恢复到某一个时刻状态,例如用户操作redo、或者游戏进度保存等等。

优点

提供了一种可以恢复状态的机制,进行回溯甚至将对象恢复到任意时刻的状态。

缺点

会额外消耗资源,因为需要将对象的状态信息进行保存,不过这个缺点在实际业务场景下都是可以接受的。

参考资料

《大话设计模式》

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