Java設(shè)計模式之java備忘錄模式詳解
引言
備忘錄模式經(jīng)??梢杂龅?,譬如下面這些場景:
- 瀏覽器回退:瀏覽器一般有瀏覽記錄,當(dāng)我們在一個網(wǎng)頁上點擊幾次鏈接之后,可在左上角點擊左箭頭回退到上一次的頁面,然后也可以點擊右箭頭重新回到當(dāng)前頁面
- 數(shù)據(jù)庫備份與還原:一般的數(shù)據(jù)庫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)到對應(yīng)的表中
- 編輯器撤銷與重做:在編輯器上編輯文字,寫錯時可以按快捷鍵 Ctrl + z 撤銷,撤銷后可以按 Ctrl + y 重做
- 虛擬機生成快照與恢復(fù):虛擬機可以生成一個快照,當(dāng)虛擬機發(fā)生錯誤時可以恢復(fù)到快照的樣子
- Git版本管理:Git是最常見的版本管理軟件,每提交一個新版本,實際上Git就會把它們自動串成一條時間線,每個版本都有一個版本號,使用 git reset --hard 版本號 即可回到指定的版本,讓代碼時空穿梭回到過去某個歷史時刻
- 棋牌游戲悔棋:在棋牌游戲中,有時下快了可以悔棋,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,捕獲一個對象的內(nèi)部狀態(tài),并在該對象之外保存這個狀態(tài),這樣可以在以后將對象恢復(fù)到原先保存的狀態(tài)。它是一種對象行為型模式,其別名為Token。
角色
- Originator(原發(fā)器):它是一個普通類,可以創(chuàng)建一個備忘錄,并存儲它的當(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)計為原發(fā)器,需要被數(shù)據(jù)備份的對象
- Memento(備忘錄):存儲原發(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)計一般可以參考原發(fā)器的設(shè)計,根據(jù)實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,備忘錄對象不能直接供其他類使用,原發(fā)器的設(shè)計在不同的編程語言中實現(xiàn)機制會有所不同。用來保存?zhèn)浞輸?shù)據(jù)的對象
- 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?,但是不能對備忘錄的?nèi)容進行操作或檢查。在負(fù)責(zé)人類中可以存儲一個或多個備忘錄對象,它只負(fù)責(zé)存儲對象,而不能修改對象,也無須知道對象的實現(xiàn)細(xì)節(jié)。備份的數(shù)據(jù)會有多份,因此需要有一個類來管理這些備份
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。
說明:如果希望保存多個originator對象的不同時間的狀態(tài),也可以,只需要 HashMap <String, 集合>
為什么會出現(xiàn)守護者對象(負(fù)責(zé)人)?
舉個例子說明,下棋軟件要提供“悔棋”功能,用戶走錯棋或操作失誤后可恢復(fù)到前一個步驟?;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)計備忘錄類時需要考慮其封裝性,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。
備忘錄模式實現(xiàn)框架
originator : 對象(需要保存狀態(tài)的對象)
public class Originator { private String state;//狀態(tài) public String getState() { return state; } public void setState(String state) { this.state = state; } //編寫一個方法,可以保存一個狀態(tài)對象Memento public Memento saveStateMemento(){ return new Memento(state); } public void getStateFromMemento (Memento memento){ state = memento.getState(); } }
Memento : 備忘錄對象,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: 守護者對象,負(fù)責(zé)保存多個備忘錄對象, 使用集合管理,提高效率
public class Caretaker { //List集合中會有很多備忘錄對象 private List<Memento> mementoList = new ArrayList<>(); public void add(Memento memento) { mementoList.add(memento); } //獲取到第index個Origintor的備忘錄對象 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)保存多個備份對象 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List集合保存多個備份對象 List<ChessmanMemento> chessmanMementoLinkedList= Lists.newLinkedList(); //悔棋操作--恢復(fù)到上一個備忘錄狀態(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---增加新的備份對象 public void addMemento(ChessmanMemento chessmanMemento) { index++; chessmanMementoLinkedList.add(chessmanMemento); } }
棋子客戶端,維護了一個 MementoCaretaker 對象
//客戶端 public class Client { //維護一個守護者對象 MementoCaretaker mementoCaretaker=new MementoCaretaker(); //下棋 public void play(Chessman chessman) { //通過調(diào)用備份返回,返回一個備份對象,添加進備份集合中去 mementoCaretaker.addMemento(chessman.save()); } //悔棋 public void undo(Chessman chessman) { //得到上一次記錄的備份狀態(tài)對象 ChessmanMemento memento = mementoCaretaker.getMemento(); //調(diào)用恢復(fù)功能 chessman.restore(memento); } }
測試
public class Test { public static void main(String[] args) { //創(chuàng)建棋子對象 Chessman chessman=new Chessman("車",1,1); //創(chuàng)建一個客戶端 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
- 它提供了一種狀態(tài)恢復(fù)的實現(xiàn)機制,使得用戶可以方便地回到一個特定的歷史步驟,當(dāng)新的狀態(tài)無效或者存在問題時,可以使用暫時存儲起來的備忘錄將狀態(tài)復(fù)原。
- 備忘錄實現(xiàn)了對信息的封裝,一個備忘錄對象是一種原發(fā)器對象狀態(tài)的表示,不會被其他代碼所改動。備忘錄保存了原發(fā)器的狀態(tài),采用列表、堆棧等集合來存儲備忘錄對象可以實現(xiàn)多次撤銷操作。
缺點
- 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空間,每保存一次對象的狀態(tài)都需要消耗一定的系統(tǒng)資源。
適用場景
- 保存一個對象在某一個時刻的全部狀態(tài)或部分狀態(tài),這樣以后需要時它能夠恢復(fù)到先前的狀態(tài),實現(xiàn)撤銷操作。
- 防止外界對象破壞一個對象歷史狀態(tài)的封裝性,避免將對象歷史狀態(tài)的實現(xiàn)細(xì)節(jié)暴露給外界對象。
注意細(xì)節(jié)
- 給用戶提供了一種可以恢復(fù)狀態(tài)的機制,可以使用戶能夠比較方便地回到某個歷史的狀態(tài)
- 實現(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,勢必會占用比較大的資源,而且每一次保存都會消耗一定的內(nèi)存, 這個需要注意
- 適用的應(yīng)用場景:1、后悔藥。 2、打游戲時的存檔。 3、Windows 里的 ctri + z。4、IE 中的后退。4、數(shù)據(jù)庫的事務(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
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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