设计模式之备忘录模式

Posted 2022-12-10 回归心灵

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了设计模式之备忘录模式相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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。

通用类图

具体实现

备忘录模式主要是备份对象某一时间的状态，以供后续可能恢复使用。因此有以下几个角色来实现这一功能：发起人角色 Originator、备忘录角色 Memento 和备忘录管理员角色 Caretaker。

发起人角色就是要备份的对象，它负责定义要备份的范围，还要负责创建和恢复备忘录数据，其具体实现如下：

package com.yrs.memento.standard;

/**
 * @Author: yangrusheng
 * @Description: 发起人角色
 * @Date: Created in 17:28 2020/6/21
 * @Modified By:
 */
public class Originator 
    /**
     * 内部状态
     */
    private String state;
    public String getState() 
        return state;
    
    public void setState(String state) 
        this.state = state;
    
    /**
     * 创建一个备忘录
     * @return
     */
    public Memento createMemento() 
        return new Memento(this.state);
    
    /**
     * 恢复备数据
     * @param memento
     */
    public void restoreMemento(Memento memento) 
        this.setState(memento.getState());

备忘录角色的责任就是要存储备份对象的数据，以便在恢复数据时提供数据。其具体实现如下：

package com.yrs.memento.standard;
/**
 * @Author: yangrusheng
 * @Description: 备忘录角色
 * @Date: Created in 17:35 2020/6/21
 * @Modified By:
 */
public class Memento 
    /**
     * 发起人内部状态
     */
    private String state;
    public Memento(String state) 
        this.state = state;
    
    public String getState() 
        return state;
    
    public void setState(String state) 
        this.state = state;

备忘录管理角色的作用是管理备忘录，提供保存和获取备忘录等功能。简单场景下可能看不出太大作用，但是在复杂场景下，上层模块使用备忘录时就会变得麻烦起来，因此通过一个管理类更容易使用。其具体实现如下：

package com.yrs.memento.standard;

/**
 * @Author: yangrusheng
 * @Description: 备忘录管理员角色
 * @Date: Created in 17:36 2020/6/21
 * @Modified By:
 */
public class Caretaker 
    private Memento memento;
    public Memento getMemento() 
        return memento;
    
    public void setMemento(Memento memento) 
        this.memento = memento;

下面看下场景类如何使用备忘录：

package com.yrs.memento.standard;

/**
 * @Author: yangrusheng
 * @Description:
 * @Date: Created in 18:16 2020/6/21
 * @Modified By:
 */
public class Client 
    public static void main(String[] args) 
        Originator originator = new Originator();
        originator.setState("state1");
        System.out.println("init state: " + originator.getState());
        // 备份
        Caretaker caretaker = new Caretaker();
        caretaker.setMemento(originator.createMemento());
        // 改变状态
        originator.setState("state2");
        System.out.println("changed state: " + originator.getState());
        // 恢复之前状态
        originator.restoreMemento(caretaker.getMemento());
        System.out.println("restore state: " + originator.getState());

备忘录模式的使用场景

需要保存和恢复数据的相关状态场景。
提供一个可回滚的操作。
需要监控的副本场景中。
数据库连接的事务事务管理。

注意事项：

备忘录的生命周期。应该建立就要使用，不使用应立刻删除。
备忘录的性能。不要在频繁建立备份的场景中使用备忘录模式。

备忘录模式的扩展

clone 方式的备忘录

发起人角色实现 Cloneable 接口，把备忘录角色和管理者角色都集成到发起人内部，这样就大大简化了备忘录模式的使用。

package com.yrs.memento.clone;

import com.yrs.memento.standard.Memento;

/**
 * @Author: yangrusheng
 * @Description: 发起人角色
 * @Date: Created in 17:28 2020/6/21
 * @Modified By:
 */
public class Originator implements Cloneable 

    private Originator backup;

    /**
     * 内部状态
     */
    private String state;

    public String getState() 
        return state;
    

    public void setState(String state) 
        this.state = state;
    

    /**
     * 创建一个备忘录
     */
    public void createMemento() 
        this.backup = this.clone();
    

    /**
     * 恢复备数据
     */
    public void restoreMemento() 
        if (this.backup != null) 
            this.setState(this.backup.state);
        
    

    /**
     * clone 对象
     * @return
     */
    @Override
    protected Originator clone() 
        try 
            return (Originator) super.clone();
         catch (CloneNotSupportedException e) 
            e.printStackTrace();
        
        return null;

多状态的备忘录模式:

当发起人角色有多个状态时，备忘录角色可以使用 HashMap 来存储多个状态，备份和恢复时需要遍历对象的成员变量来一一取值赋值，这里需要一个工具类来做成员变量的取值和赋值，代码具体实现见：
https://github.com/ByrsH/Design-Patterns/tree/master/Design%20Patterns/src/main/java/com/yrs/memento/moreState，类图如下：

多备份的备忘录

备忘录管理员使用 HashMap 来保存不同版本的备份，保存和读取都有根据版本来操作。详细代码见：https://github.com/ByrsH/Design-Patterns/tree/master/Design%20Patterns/src/main/java/com/yrs/memento/moreBackups

package com.yrs.memento.moreBackups;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 * @Author: yangrusheng
 * @Description: 备忘录管理员角色
 * @Date: Created in 17:36 2020/6/21
 * @Modified By:
 */
public class Caretaker 

    private Map<String, Memento> mementoMap = new HashMap<>();

    public Memento getMemento(String key) 
        return mementoMap.get(key);
    

    public void setMemento(String key, Memento memento) 
        mementoMap.put(key, memento);

备份数据安全性

备份数据是不能被修改的，为了保证其安全性，我们定义一个空备忘录接口，然后在发起人角色内部定义内部类备忘录实现该接口。这样就能保证只有发起人可以修改数据。具体实现见：https://github.com/ByrsH/Design-Patterns/tree/master/Design%20Patterns/src/main/java/com/yrs/memento/security

参考

《设计模式之禅-第2版》