备忘录模式

Posted 2020-11-26 nalanziyi-liner

1.模式简介

      备忘录模式能够在不破坏封装性的前提下，实现对象状态的保存和恢复工作，又叫快照模式或Token模式。保存对象的状态是为了以后在需要的时候快速恢复到保存时的状态，因此常用在备份、撤销操作上，例如编辑器里的撤销、游戏里的存档和悔棋等功能。

      备忘录模式有三个组成部分：

      Originagor(发起人)：即需要备份的对象，可以创建备忘录，以及根据备忘录来恢复状态，可以看到备忘录提供的宽接口。

      Memento(备忘录)：存储Originator的部分或所有状态，对外提供宽窄接口。

      CareTaker(管理人)：负责保存Memento对象，只能看到备忘录提供的窄接口。

      上面提到了宽接口和窄接口，有必要先解释一下，宽窄接口实际上代表了外界对备忘录的访问权限问题：

      宽接口：能够看到备忘录保存的所有数据，一般只对发起人可见，对其他角色不可见。

      窄接口：只能看到备忘录保存的部分数据(甚至可以实现不对外暴露任何数据)，通常出于封装和安全性考虑，对发起人之外的其他角色只提供窄接口。

2. 示例

      下面以一个简单的例子演示备忘录模式的用法，示例模仿棋类游戏中的悔棋，为简单起见，只记录棋子的坐标。

       先定义棋子类Chessman，包含棋子的x坐标和y坐标：

public class Chessman {
  private int positionx;
  private int positiony;

  public void setPosition(int positionx, int positiony) {
    this.positionx = positionx;
    this.positiony = positiony;
  }

  @Override
  public String toString() {
    return "当前位置{" +
      "positionx=" + positionx +
      ", positiony=" + positiony +
      ‘}‘;
  }

  public Chessman(int x, int y){
    this.positionx = x;
    this.positiony = y;
  }

  public Memento createMemento(){
    return new Memento(positionx, positiony);
  }

  public void restore(Memento memento){
    this.positionx = memento.getPositionx();
    this.positiony = memento.getPositiony();
  }
}

      接着定义备忘录类Memento，用来存储棋子的坐标信息：

public class Memento {
  private int positionx;
  private int positiony;

  public int getPositionx() {
    return positionx;
  }

  public int getPositiony() {
    return positiony;
  }

  public Memento(int x, int y){
    this.positionx = x;
    this.positiony = y;
  }
}

      定义管理者类CareTaker，外界通过该类获取备份信息：

public class CareTaker {
  private Memento memento;

  public Memento getMemento() {
    return memento;
  }

  public void setMemento(Memento memento) {
    this.memento = memento;
  }
}

      接下来用客户端来测试这个简单的备忘录：

public class MementoTest {
  public static void main(String[] args) {
    Chessman chessman = new Chessman(0,0);
    chessman.setPosition(3,4);
    System.out.println(chessman);
    CareTaker careTaker = new CareTaker();
    System.out.println("备份棋子位置。。。");
    careTaker.setMemento(chessman.createMemento());
    chessman.setPosition(7,5);
    System.out.println(chessman);
    System.out.println("悔棋。。。");
    chessman.restore(careTaker.getMemento());
    System.out.println(chessman);
  }
}

      输出为：

当前位置{positionx=3, positiony=4}
备份棋子位置。。。
当前位置{positionx=7, positiony=5}
悔棋。。。
当前位置{positionx=3, positiony=4}

      该示例所对应的类图结构如下：

      上面这个示例只是单备份，也就是说只能备份一个状态，将CareTaker中的Memento修改成集合的形式可以实现多备份。

3. “黑箱”备忘录模式

      其实上面的实现方式有一个很大的问题，就是Memento对所有的外界对象都是公开的，任何对象都可以访问和修改Memento的字段，这种模式称为“白箱”模式。由于没有相应的权限控制，这种方式无法保证备忘录的安全性，不具备太大的实用价值。一种解决方案是将Memento设置为Originator的内部类，并通过权限控制符来限制外界对他的访问。

      修改后的Chessman类，拥有私有的Memebto类：

public class ChessmanNew {
  private int positionx;
  private int positiony;

  public void setPosition(int positionx, int positiony) {
    this.positionx = positionx;
    this.positiony = positiony;
  }

  @Override
  public String toString() {
    return "当前位置{" +
      "positionx=" + positionx +
      ", positiony=" + positiony +
      ‘}‘;
  }

  public ChessmanNew(int x, int y){
    this.positionx = x;
    this.positiony = y;
  }

  public MementoFace createMemento(){
    return new Memento(positionx, positiony);
  }

  public void restore(MementoFace memento){
    this.positionx = memento.getx();
    this.positiony = ((Memento)memento).getPositiony();
  }

  private class Memento implements MementoFace{
    private int positionx;
    private int positiony;

    private Memento(int x, int y){
      this.positionx = x;
      this.positiony = y;
    }

    private int getPositiony(){
      return this.positiony;
    }

    @Override
    public int getx() {
      return this.positionx;
    }
  }
}

      Memento对外以接口MementoFace的形式提供有限的服务(即只允许外界访问x坐标，而对外隐藏y坐标)，MementoFace的定义如下：

public interface MementoFace {
  //窄接口
  int getx();
}

      CareTaker类也需要做对应的修改：

public class CareTakerNew {
  private MementoFace mementoFace;

  public MementoFace getMementoFace() {
    return mementoFace;
  }

  public void setMementoFace(MementoFace mementoFace) {
    this.mementoFace = mementoFace;
  }
}

      客户端测试如下：

public class MementoTest {
  public static void main(String[] args) {
    newtest();
  }

  public static void newtest(){
    ChessmanNew chessman = new ChessmanNew(0,0);
    chessman.setPosition(3,4);
    System.out.println(chessman);
    System.out.println("备份棋子位置。。。");
    CareTakerNew careTaker = new CareTakerNew();
    careTaker.setMementoFace(chessman.createMemento());
    System.out.println(chessman);
    System.out.println("悔棋。。。");
    chessman.restore(careTaker.getMementoFace());
    System.out.println(chessman);
  }
}

      输出与修改前的代码一致，这里略去。这种方式修改后，外界能够接触到的只有MementoFace接口，只能访问x坐标，其他什么也做不了，从而保证了封装性。