引言

備忘錄模式經(jīng)常可以遇到，譬如下面這些場(chǎng)景：

• 瀏覽器回退：瀏覽器一般有瀏覽記錄，當(dāng)我們?cè)谝粋€(gè)網(wǎng)頁(yè)上點(diǎn)擊幾次鏈接之后，可在左上角點(diǎn)擊左箭頭回退到上一次的頁(yè)面，然后也可以點(diǎn)擊右箭頭重新回到當(dāng)前頁(yè)面
• 數(shù)據(jù)庫(kù)備份與還原：一般的數(shù)據(jù)庫(kù)都支持備份與還原操作，備份即將當(dāng)前已有的數(shù)據(jù)或者記錄保留，還原即將已經(jīng)保留的數(shù)據(jù)恢復(fù)到對(duì)應(yīng)的表中
• 編輯器撤銷與重做：在編輯器上編輯文字，寫錯(cuò)時(shí)可以按快捷鍵 Ctrl + z 撤銷，撤銷后可以按 Ctrl + y 重做
• 虛擬機(jī)生成快照與恢復(fù)：虛擬機(jī)可以生成一個(gè)快照，當(dāng)虛擬機(jī)發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)可以恢復(fù)到快照的樣子
• Git版本管理：Git是最常見的版本管理軟件，每提交一個(gè)新版本，實(shí)際上Git就會(huì)把它們自動(dòng)串成一條時(shí)間線，每個(gè)版本都有一個(gè)版本號(hào)，使用 git reset --hard 版本號(hào) 即可回到指定的版本，讓代碼時(shí)空穿梭回到過去某個(gè)歷史時(shí)刻
• 棋牌游戲悔棋：在棋牌游戲中，有時(shí)下快了可以悔棋，回退到上一步重新下

備忘錄模式(Memento Pattern)

在不破壞封裝的前提下，捕獲一個(gè)對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)，并在該對(duì)象之外保存這個(gè)狀態(tài)，這樣可以在以后將對(duì)象恢復(fù)到原先保存的狀態(tài)。它是一種對(duì)象行為型模式，其別名為Token。

角色

• Originator（原發(fā)器）：它是一個(gè)普通類，可以創(chuàng)建一個(gè)備忘錄，并存儲(chǔ)它的當(dāng)前內(nèi)部狀態(tài)，也可以使用備忘錄來恢復(fù)其內(nèi)部狀態(tài)，一般將需要保存內(nèi)部狀態(tài)的類設(shè)計(jì)為原發(fā)器，需要被數(shù)據(jù)備份的對(duì)象
• Memento（備忘錄)：存儲(chǔ)原發(fā)器的內(nèi)部狀態(tài)，根據(jù)原發(fā)器來決定保存哪些內(nèi)部狀態(tài)。備忘錄的設(shè)計(jì)一般可以參考原發(fā)器的設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)際需要確定備忘錄類中的屬性。需要注意的是，除了原發(fā)器本身與負(fù)責(zé)人類之外，備忘錄對(duì)象不能直接供其他類使用，原發(fā)器的設(shè)計(jì)在不同的編程語言中實(shí)現(xiàn)機(jī)制會(huì)有所不同。用來保存?zhèn)浞輸?shù)據(jù)的對(duì)象
• Caretaker（負(fù)責(zé)人）：負(fù)責(zé)人又稱為管理者，它負(fù)責(zé)保存?zhèn)渫?，但是不能?duì)備忘錄的內(nèi)容進(jìn)行操作或檢查。在負(fù)責(zé)人類中可以存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)備忘錄對(duì)象，它只負(fù)責(zé)存儲(chǔ)對(duì)象，而不能修改對(duì)象，也無須知道對(duì)象的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。備份的數(shù)據(jù)會(huì)有多份，因此需要有一個(gè)類來管理這些備份

備忘錄模式的核心是備忘錄類以及用于管理備忘錄的負(fù)責(zé)人類的設(shè)計(jì)。

說明：如果希望保存多個(gè)originator對(duì)象的不同時(shí)間的狀態(tài)，也可以，只需要 HashMap <String, 集合>

為什么會(huì)出現(xiàn)守護(hù)者對(duì)象(負(fù)責(zé)人)？

舉個(gè)例子說明，下棋軟件要提供“悔棋”功能，用戶走錯(cuò)棋或操作失誤后可恢復(fù)到前一個(gè)步驟?；谄蹇赡芑氐缴弦徊剑灿锌赡芑氐缴仙洗蔚臓顟B(tài)…因此需要記錄多次的狀態(tài)

在設(shè)計(jì)備忘錄類時(shí)需要考慮其封裝性，除了Originator類，不允許其他類來調(diào)用備忘錄類Memento的構(gòu)造函數(shù)與相關(guān)方法，如果不考慮封裝性，允許其他類調(diào)用setState()等方法，將導(dǎo)致在備忘錄中保存的歷史狀態(tài)發(fā)生改變，通過撤銷操作所恢復(fù)的狀態(tài)就不再是真實(shí)的歷史狀態(tài)，備忘錄模式也就失去了本身的意義。

備忘錄模式實(shí)現(xiàn)框架

originator : 對(duì)象(需要保存狀態(tài)的對(duì)象)

public class Originator {
    private String state;//狀態(tài)
    public String getState() {
        return state;
    }
    public void setState(String state) {
        this.state = state;
    }
    //編寫一個(gè)方法，可以保存一個(gè)狀態(tài)對(duì)象Memento
    public Memento saveStateMemento(){
        return new Memento(state);
    }
    public void getStateFromMemento (Memento memento){
        state = memento.getState();
    }
}

Memento ： 備忘錄對(duì)象,負(fù)責(zé)保存好記錄，即Originator內(nèi)部狀態(tài)

public class Memento {
    private String state;
    public Memento(String state) {
        this.state = state;
    }
    public String getState() {
        return state;
    }
}

Caretaker: 守護(hù)者對(duì)象,負(fù)責(zé)保存多個(gè)備忘錄對(duì)象， 使用集合管理，提高效率

public class Caretaker {
    //List集合中會(huì)有很多備忘錄對(duì)象
    private List<Memento> mementoList = new ArrayList<>();
    public void add(Memento memento) {
        mementoList.add(memento);
    }
    //獲取到第index個(gè)Origintor的備忘錄對(duì)象
    public Memento get(int index){
        return mementoList.get(index);
    }
}

下棋案例

棋子類 Chessman，原發(fā)器角色

//原發(fā)器，需要保存對(duì)象的狀態(tài)
@Data
@AllArgsConstructor
public class Chessman
{
    private String label;//當(dāng)前棋子的名字: 車，炮，馬
    private Integer x,y;//當(dāng)前棋子的坐標(biāo)
    //保存當(dāng)前對(duì)象的狀態(tài)--備份數(shù)據(jù)
    public ChessmanMemento save()
    {
        return new ChessmanMemento(label,x,y);
    }
    //恢復(fù)當(dāng)前對(duì)象的狀態(tài)
    public void restore(ChessmanMemento chessmanMemento)
    {
        this.label=chessmanMemento.getLabel();
        this.x=chessmanMemento.getX();
        this.y=chessmanMemento.getY();
    }
    //展示當(dāng)前對(duì)象的狀態(tài)
    public void show()
    {
        System.out.println(
                String.format("棋子: %s ,位置: [%d,%d]",label,x,y)
        );
    }
}

備忘錄角色 ChessmanMemento

//負(fù)責(zé)備份的棋子狀態(tài)
@Data
@AllArgsConstructor
public class ChessmanMemento
{
    private String label;
    private Integer x,y;
}

負(fù)責(zé)人角色 MementoCaretaker

//負(fù)責(zé)保存多個(gè)備份對(duì)象
public class MementoCaretaker
{
   //記錄當(dāng)前所處的備份狀態(tài)
   Integer index=-1;//一開始沒有備份數(shù)據(jù)
  //通過一個(gè)List集合保存多個(gè)備份對(duì)象
    List<ChessmanMemento> chessmanMementoLinkedList= Lists.newLinkedList();
  //悔棋操作--恢復(fù)到上一個(gè)備忘錄狀態(tài)
    public  ChessmanMemento getMemento()
    {
        if(index<=0)
        {
            throw new IndexOutOfBoundsException("已經(jīng)無棋可悔了");
        }
        this.index--;//當(dāng)前所處的備份狀態(tài)減去一
        //將當(dāng)前狀態(tài)之后的狀態(tài)全部清空
        //保留前index個(gè)元素，并將流收集到List中
        chessmanMementoLinkedList = chessmanMementoLinkedList.stream()
                .limit(this.index+1).collect(Collectors.toList());
        return chessmanMementoLinkedList.get(index);
    }
    //下棋---增加新的備份對(duì)象
    public void addMemento(ChessmanMemento chessmanMemento)
    {
        index++;
        chessmanMementoLinkedList.add(chessmanMemento);
    }
}

棋子客戶端，維護(hù)了一個(gè) MementoCaretaker 對(duì)象

//客戶端
public class Client
{
  //維護(hù)一個(gè)守護(hù)者對(duì)象
  MementoCaretaker mementoCaretaker=new MementoCaretaker();
 //下棋
    public void play(Chessman chessman)
    {
        //通過調(diào)用備份返回，返回一個(gè)備份對(duì)象，添加進(jìn)備份集合中去
        mementoCaretaker.addMemento(chessman.save());
    }
 //悔棋
    public void undo(Chessman chessman)
    {
        //得到上一次記錄的備份狀態(tài)對(duì)象
        ChessmanMemento memento = mementoCaretaker.getMemento();
        //調(diào)用恢復(fù)功能
        chessman.restore(memento);
    }
}

測(cè)試

public class Test
{
    public static void main(String[] args) {
        //創(chuàng)建棋子對(duì)象
        Chessman chessman=new Chessman("車",1,1);
        //創(chuàng)建一個(gè)客戶端
        Client client=new Client();
        client.play(chessman);
        chessman.show();
        chessman=new Chessman("馬",2,0);
        client.play(chessman);
        chessman.show();
        //悔棋
        client.undo(chessman);
        chessman.show();
        client.undo(chessman);
        chessman.show();
    }
}

備忘錄模式總結(jié)

優(yōu)點(diǎn)

• 它提供了一種狀態(tài)恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，使得用戶可以方便地回到一個(gè)特定的歷史步驟，當(dāng)新的狀態(tài)無效或者存在問題時(shí)，可以使用暫時(shí)存儲(chǔ)起來的備忘錄將狀態(tài)復(fù)原。
• 備忘錄實(shí)現(xiàn)了對(duì)信息的封裝，一個(gè)備忘錄對(duì)象是一種原發(fā)器對(duì)象狀態(tài)的表示，不會(huì)被其他代碼所改動(dòng)。備忘錄保存了原發(fā)器的狀態(tài)，采用列表、堆棧等集合來存儲(chǔ)備忘錄對(duì)象可以實(shí)現(xiàn)多次撤銷操作。

缺點(diǎn)

• 資源消耗過大，如果需要保存的原發(fā)器類的成員變量太多，就不可避免需要占用大量的存儲(chǔ)空間，每保存一次對(duì)象的狀態(tài)都需要消耗一定的系統(tǒng)資源。

適用場(chǎng)景

• 保存一個(gè)對(duì)象在某一個(gè)時(shí)刻的全部狀態(tài)或部分狀態(tài)，這樣以后需要時(shí)它能夠恢復(fù)到先前的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)撤銷操作。
• 防止外界對(duì)象破壞一個(gè)對(duì)象歷史狀態(tài)的封裝性，避免將對(duì)象歷史狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)暴露給外界對(duì)象。

注意細(xì)節(jié)

• 給用戶提供了一種可以恢復(fù)狀態(tài)的機(jī)制，可以使用戶能夠比較方便地回到某個(gè)歷史的狀態(tài)
• 實(shí)現(xiàn)了信息的封裝，使得用戶不需要關(guān)心狀態(tài)的保存細(xì)節(jié)
• 如果類的成員變量過多，勢(shì)必會(huì)占用比較大的資源，而且每一次保存都會(huì)消耗一定的內(nèi)存, 這個(gè)需要注意
• 適用的應(yīng)用場(chǎng)景：1、后悔藥。 2、打游戲時(shí)的存檔。 3、Windows 里的 ctri + z。4、IE 中的后退。4、數(shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)管理
• 為了節(jié)約內(nèi)存，備忘錄模式可以和原型模式配合使用

參考文章

備忘錄模式

總結(jié)

本篇文章就到這里了，希望能夠給你帶來幫助，也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容！

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