23种设计模式（15）：备忘录模式

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。这样就可以将该对象恢复到原先保存的状态

类型：行为类

类图：

我们在编程的时候，经常需要保存对象的中间状态，当需要的时候，可以恢复到这个状态。比如，我们使用Eclipse进行编程时，假如编写失误（例如不小心误删除了几行代码），我们希望返回删除前的状态，便可以使用Ctrl+Z来进行返回。这时我们便可以使用备忘录模式来实现。

备忘录模式的结构

发起人：记录当前时刻的内部状态，负责定义哪些属于备份范围的状态，负责创建和恢复备忘录数据。
备忘录：负责存储发起人对象的内部状态，在需要的时候提供发起人需要的内部状态。
管理角色：对备忘录进行管理，保存和提供备忘录。

通用代码实现

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("状态1");
System.out.println("初始状态:"+originator.getState());
Caretaker caretaker = new Caretaker();
caretaker.setMemento(originator.createMemento());
originator.setState("状态2");
System.out.println("改变后状态:"+originator.getState());
originator.restoreMemento(caretaker.getMemento());
System.out.println("恢复后状态:"+originator.getState());
}
}

代码演示了一个单状态单备份的例子，逻辑非常简单：Originator类中的state变量需要备份，以便在需要的时候恢复；Memento类中，也有一个state变量，用来存储Originator类中state变量的临时状态；而Caretaker类就是用来管理备忘录类的，用来向备忘录对象中写入状态或者取回状态。

多状态多备份备忘录

通用代码演示的例子中，Originator类只有一个state变量需要备份，而通常情况下，发起人角色通常是一个javaBean，对象中需要备份的变量不止一个，需要备份的状态也不止一个，这就是多状态多备份备忘录。实现备忘录的方法很多，备忘录模式有很多变形和处理方式，像通用代码那样的方式一般不会用到，多数情况下的备忘录模式，是多状态多备份的。其实实现多状态多备份也很简单，最常用的方法是，我们在Memento中增加一个Map容器来存储所有的状态，在Caretaker类中同样使用一个Map容器才存储所有的备份。下面我们给出一个多状态多备份的例子：

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<String, Object> stateMap;
public Memento(Map<String, Object> map){
this.stateMap = map;
}
public Map<String, Object> getStateMap() {
return stateMap;
}
public void setStateMap(Map<String, Object> stateMap) {
this.stateMap = stateMap;
}
}
class BeanUtils {
public static Map<String, Object> backupProp(Object bean){
Map<String, Object> result = new HashMap<String, Object>();
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<String, Object> 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<String, Memento> memMap = new HashMap<String, Memento>();
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("中国");
ori.setState2("强盛");
ori.setState3("繁荣");
System.out.println("===初始化状态===\n"+ori);
caretaker.setMemento("001",ori.createMemento());
ori.setState1("软件");
ori.setState2("架构");
ori.setState3("优秀");
System.out.println("===修改后状态===\n"+ori);
ori.restoreMemento(caretaker.getMemento("001"));
System.out.println("===恢复后状态===\n"+ori);
}
}

备忘录模式的优缺点和适用场景

备忘录模式的优点有：

当发起人角色中的状态改变时，有可能这是个错误的改变，我们使用备忘录模式就可以把这个错误的改变还原。
备份的状态是保存在发起人角色之外的，这样，发起人角色就不需要对各个备份的状态进行管理。

备忘录模式的缺点：

在实际应用中，备忘录模式都是多状态和多备份的，发起人角色的状态需要存储到备忘录对象中，对资源的消耗是比较严重的。

如果有需要提供回滚操作的需求，使用备忘录模式非常适合，比如jdbc的事务操作，文本编辑器的Ctrl+Z恢复等。

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