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鍍金池/ 教程/ Java/ 備忘錄模式
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備忘錄模式

定義:在不破壞封裝性的前提下,捕獲一個對象的內部狀態,并在該對象之外保存這個狀態。這樣就可以將該對象恢復到原先保存的狀態

類型:行為類

類圖:

http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-design-pattern/images/memento-pattern-1.jpg" alt="memento-pattern" />

我們在編程的時候,經常需要保存對象的中間狀態,當需要的時候,可以恢復到這個狀態。比如,我們使用Eclipse進行編程時,假如編寫失誤(例如不小心誤刪除了幾行代碼),我們希望返回刪除前的狀態,便可以使用Ctrl+Z來進行返回。這時我們便可以使用備忘錄模式來實現。

備忘錄模式的結構

  • 發起人:記錄當前時刻的內部狀態,負責定義哪些屬于備份范圍的狀態,負責創建和恢復備忘錄數據。
  • 備忘錄:負責存儲發起人對象的內部狀態,在需要的時候提供發起人需要的內部狀態。
  • 管理角色:對備忘錄進行管理,保存和提供備忘錄。

通用代碼實現

    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("狀態1");
            System.out.println("初始狀態:"+originator.getState());
            Caretaker caretaker = new Caretaker();
            caretaker.setMemento(originator.createMemento());
            originator.setState("狀態2");
            System.out.println("改變后狀態:"+originator.getState());
            originator.restoreMemento(caretaker.getMemento());
            System.out.println("恢復后狀態:"+originator.getState());
        }
    }

代碼演示了一個單狀態單備份的例子,邏輯非常簡單:Originator類中的state變量需要備份,以便在需要的時候恢復;Memento類中,也有一個state變量,用來存儲Originator類中state變量的臨時狀態;而Caretaker類就是用來管理備忘錄類的,用來向備忘錄對象中寫入狀態或者取回狀態。


多狀態多備份備忘錄

通用代碼演示的例子中,Originator類只有一個state變量需要備份,而通常情況下,發起人角色通常是一個javaBean,對象中需要備份的變量不止一個,需要備份的狀態也不止一個,這就是多狀態多備份備忘錄。實現備忘錄的方法很多,備忘錄模式有很多變形和處理方式,像通用代碼那樣的方式一般不會用到,多數情況下的備忘錄模式,是多狀態多備份的。其實實現多狀態多備份也很簡單,最常用的方法是,我們在Memento中增加一個Map容器來存儲所有的狀態,在Caretaker類中同樣使用一個Map容器才存儲所有的備份。下面我們給出一個多狀態多備份的例子:

    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 stateMap;

        public Memento(Map map){
            this.stateMap = map;
        }

        public Map getStateMap() {
            return stateMap;
        }

        public void setStateMap(Map stateMap) {
            this.stateMap = stateMap;
        }
    }
    class BeanUtils {
        public static Map backupProp(Object bean){
            Map result = new HashMap();
            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 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 memMap = new HashMap();
        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("中國");
            ori.setState2("強盛");
            ori.setState3("繁榮");
            System.out.println("===初始化狀態===n"+ori);

            caretaker.setMemento("001",ori.createMemento());
            ori.setState1("軟件");
            ori.setState2("架構");
            ori.setState3("優秀");
            System.out.println("===修改后狀態===n"+ori);

            ori.restoreMemento(caretaker.getMemento("001"));
            System.out.println("===恢復后狀態===n"+ori);
        }
    }

備忘錄模式的優缺點和適用場景

備忘錄模式的優點有:

  • 當發起人角色中的狀態改變時,有可能這是個錯誤的改變,我們使用備忘錄模式就可以把這個錯誤的改變還原。
  • 備份的狀態是保存在發起人角色之外的,這樣,發起人角色就不需要對各個備份的狀態進行管理。

備忘錄模式的缺點:

  • 在實際應用中,備忘錄模式都是多狀態和多備份的,發起人角色的狀態需要存儲到備忘錄對象中,對資源的消耗是比較嚴重的。

如果有需要提供回滾操作的需求,使用備忘錄模式非常適合,比如jdbc的事務操作,文本編輯器的Ctrl+Z恢復等。

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