23种设计模式(15):备忘录模式

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。这样就可以将该对象恢复到原先保存的状态

类型:行为类

类图:

我们在编程的时候,经常需要保存对象的中间状态,当需要的时候,可以恢复到这个状态。比如,我们使用Eclipse进行编程时,假如编写失误(例如不小心误删除了几行代码),我们希望返回删除前的状态,便可以使用Ctrl+Z来进行返回。这时我们便可以使用备忘录模式来实现。

备忘录模式的结构

  • 发起人:记录当前时刻的内部状态,负责定义哪些属于备份范围的状态,负责创建和恢复备忘录数据。
  • 备忘录:负责存储发起人对象的内部状态,在需要的时候提供发起人需要的内部状态。
  • 管理角色:对备忘录进行管理,保存和提供备忘录。

通用代码实现

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("状态1");
		System.out.println("初始状态:"+originator.getState());
		Caretaker caretaker = new Caretaker();
		caretaker.setMemento(originator.createMemento());
		originator.setState("状态2");
		System.out.println("改变后状态:"+originator.getState());
		originator.restoreMemento(caretaker.getMemento());
		System.out.println("恢复后状态:"+originator.getState());
	}
}

代码演示了一个单状态单备份的例子,逻辑非常简单:Originator类中的state变量需要备份,以便在需要的时候恢复;Memento类中,也有一个state变量,用来存储Originator类中state变量的临时状态;而Caretaker类就是用来管理备忘录类的,用来向备忘录对象中写入状态或者取回状态。

多状态多备份备忘录

通用代码演示的例子中,Originator类只有一个state变量需要备份,而通常情况下,发起人角色通常是一个javaBean,对象中需要备份的变量不止一个,需要备份的状态也不止一个,这就是多状态多备份备忘录。实现备忘录的方法很多,备忘录模式有很多变形和处理方式,像通用代码那样的方式一般不会用到,多数情况下的备忘录模式,是多状态多备份的。其实实现多状态多备份也很简单,最常用的方法是,我们在Memento中增加一个Map容器来存储所有的状态,在Caretaker类中同样使用一个Map容器才存储所有的备份。下面我们给出一个多状态多备份的例子:

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("中国");
		ori.setState2("强盛");
		ori.setState3("繁荣");
		System.out.println("===初始化状态===\n"+ori);
		
		caretaker.setMemento("001",ori.createMemento());
		ori.setState1("软件");
		ori.setState2("架构");
		ori.setState3("优秀");
		System.out.println("===修改后状态===\n"+ori);
		
		ori.restoreMemento(caretaker.getMemento("001"));
		System.out.println("===恢复后状态===\n"+ori);
	}
}

备忘录模式的优缺点和适用场景

备忘录模式的优点有:

  • 当发起人角色中的状态改变时,有可能这是个错误的改变,我们使用备忘录模式就可以把这个错误的改变还原。
  • 备份的状态是保存在发起人角色之外的,这样,发起人角色就不需要对各个备份的状态进行管理。

备忘录模式的缺点:

  • 在实际应用中,备忘录模式都是多状态和多备份的,发起人角色的状态需要存储到备忘录对象中,对资源的消耗是比较严重的。

如果有需要提供回滚操作的需求,使用备忘录模式非常适合,比如jdbc的事务操作,文本编辑器的Ctrl+Z恢复等。



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