备忘录模式（详解版）——小马同学@Tian

2023-12-15 02:48
文章标签 模式 详解 备忘录 同学 小马 tian

本文主要是介绍备忘录模式（详解版）——小马同学@Tian，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

备忘录模式（详解版）

每个人都有犯错误的时候，都希望有种“后悔药”能弥补自己的过失，让自己重新开始，但现实是残酷的。在计算机应用中，客户同样会常常犯错误，能否提供“后悔药”给他们呢？当然是可以的，而且是有必要的。这个功能由“备忘录模式”来实现。

其实很多应用软件都提供了这项功能，如 Word、记事本、Photoshop、Eclipse 等软件在编辑时按 Ctrl+Z 组合键时能撤销当前操作，使文档恢复到之前的状态；还有在 IE 中的后退键、数据库事务管理中的回滚操作、玩游戏时的中间结果存档功能、数据库与操作系统的备份操作、棋类游戏中的悔棋功能等都属于这类。

备忘录模式能记录一个对象的内部状态，当用户后悔时能撤销当前操作，使数据恢复到它原先的状态。

模式的定义与特点

备忘录（Memento）模式的定义：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，以便以后当需要时能将该对象恢复到原先保存的状态。该模式又叫快照模式。

备忘录模式是一种对象行为型模式，其主要优点如下。

  • 提供了一种可以恢复状态的机制。当用户需要时能够比较方便地将数据恢复到某个历史的状态。
  • 实现了内部状态的封装。除了创建它的发起人之外，其他对象都不能够访问这些状态信息。
  • 简化了发起人类。发起人不需要管理和保存其内部状态的各个备份，所有状态信息都保存在备忘录中，并由管理者进行管理，这符合单一职责原则。

其主要缺点是：资源消耗大。如果要保存的内部状态信息过多或者特别频繁，将会占用比较大的内存资源。

模式的结构与实现

备忘录模式的核心是设计备忘录类以及用于管理备忘录的管理者类，现在我们来学习其结构与实现。

1. 模式的结构

备忘录模式的主要角色如下。

  1. 发起人（Originator）角色：记录当前时刻的内部状态信息，提供创建备忘录和恢复备忘录数据的功能，实现其他业务功能，它可以访问备忘录里的所有信息。
  2. 备忘录（Memento）角色：负责存储发起人的内部状态，在需要的时候提供这些内部状态给发起人。
  3. 管理者（Caretaker）角色：对备忘录进行管理，提供保存与获取备忘录的功能，但其不能对备忘录的内容进行访问与修改。

备忘录模式的结构图如图 1 所示。

备忘录模式的结构图
图1 备忘录模式的结构图

2. 模式的实现

备忘录模式的实现代码如下：

public class MementoPattern {  public static void main(String[] args) {    Originator or = new Originator();  Caretaker cr = new Caretaker();        or.setState("S0");    System.out.println("初始状态:" + or.getState());   cr.setMemento(or.createMemento()); //保存状态   or.setState("S1");      System.out.println("新的状态:" + or.getState());  or.restoreMemento(cr.getMemento()); //恢复状态      System.out.println("恢复状态:" + or.getState());   }
}//备忘录
class Memento {  private String state; public Memento(String state) {     this.state = state;}  public void setState(String state) { this.state = state;   }  public String getState() {    return state;   }
}//发起人
class Originator {   private String state; public void setState(String state) {  this.state = state;   }   public String getState() {  return state;  }  public Memento createMemento() { return new Memento(state); }  public void restoreMemento(Memento m) {  this.setState(m.getState());}
}//管理者
class Caretaker {    private Memento memento;  public void setMemento(Memento m) {  memento = m; }  public Memento getMemento() {    return memento; }
}

程序运行的结果如下：

初始状态:S0
新的状态:S1
恢复状态:S0

模式的应用实例

【例1】利用备忘录模式设计相亲游戏。

分析：假如有西施、王昭君、貂蝉、杨玉环四大美女同你相亲，你可以选择其中一位作为你的爱人；当然，如果你对前面的选择不满意，还可以重新选择，但希望你不要太花心；这个游戏提供后悔功能，用“备忘录模式”设计比较合适。

首先，先设计一个美女（Girl）类，它是备忘录角色，提供了获取和存储美女信息的功能；然后，设计一个相亲者（You）类，它是发起人角色，它记录当前时刻的内部状态信息（临时妻子的姓名），并提供创建备忘录和恢复备忘录数据的功能；最后，定义一个美女栈（GirlStack）类，它是管理者角色，负责对备忘录进行管理，用于保存相亲者（You）前面选过的美女信息，不过最多只能保存 4 个，提供后悔功能。

客户类设计成窗体程序，它包含美女栈（GirlStack）对象和相亲者（You）对象，它实现了 ActionListener 接口的事件处理方法 actionPerformed(ActionEvent e)，并将 4 大美女图像和相亲者（You）选择的美女图像在窗体中显示出来。图 2 所示是其结构图。

相亲游戏的结构图
图2 相亲游戏的结构图

程序代码如下：

import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;public class DatingGame {   public static void main(String[] args) {  new DatingGameWin();  }
}//客户窗体类
class DatingGameWin extends JFrame implements ActionListener {  private static final long serialVersionUID = 1L;    JPanel CenterJP, EastJP;JRadioButton girl1, girl2, girl3, girl4;  JButton button1, button2;   String FileName; JLabel g;   You you;  GirlStack girls;  DatingGameWin() {   super("利用备忘录模式设计相亲游戏");  you = new You();   girls = new GirlStack(); this.setBounds(0, 0, 900, 380);     this.setResizable(false);    FileName = "src/memento/Photo/四大美女.jpg";  g = new JLabel(new ImageIcon(FileName), JLabel.CENTER);       CenterJP = new JPanel();    CenterJP.setLayout(new GridLayout(1, 4));   CenterJP.setBorder(BorderFactory.createTitledBorder("四大美女如下："));CenterJP.add(g);     this.add("Center", CenterJP);     EastJP = new JPanel();    EastJP.setLayout(new GridLayout(1, 1));   EastJP.setBorder(BorderFactory.createTitledBorder("您选择的爱人是："));    this.add("East", EastJP); JPanel SouthJP = new JPanel();      JLabel info = new JLabel("四大美女有“沉鱼落雁之容、闭月羞花之貌”，您选择谁？");girl1 = new JRadioButton("西施", true);   girl2 = new JRadioButton("貂蝉");   girl3 = new JRadioButton("王昭君");    girl4 = new JRadioButton("杨玉环");     button1 = new JButton("确定");    button2 = new JButton("返回");     ButtonGroup group = new ButtonGroup();  group.add(girl1);   group.add(girl2);   group.add(girl3);      group.add(girl4);      SouthJP.add(info);        SouthJP.add(girl1);       SouthJP.add(girl2);    SouthJP.add(girl3);      SouthJP.add(girl4);    SouthJP.add(button1);    SouthJP.add(button2);    button1.addActionListener(this);  button2.addActionListener(this);      this.add("South", SouthJP);      showPicture("空白");       you.setWife("空白");      girls.push(you.createMemento());    //保存状态  }   //显示图片  void showPicture(String name) {      EastJP.removeAll(); //清除面板内容  EastJP.repaint(); //刷新屏幕       you.setWife(name);      FileName = "src/memento/Photo/" + name + ".jpg";   g = new JLabel(new ImageIcon(FileName), JLabel.CENTER);      EastJP.add(g);      this.setVisible(true);     this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);   }   @Override   public void actionPerformed(ActionEvent e) {       boolean ok = false;     if (e.getSource() == button1) {  ok = girls.push(you.createMemento());    //保存状态      if (ok && girl1.isSelected()) {        showPicture("西施");     } else if (ok && girl2.isSelected()) {      showPicture("貂蝉");       } else if (ok && girl3.isSelected()) {        showPicture("王昭君");      } else if(ok && girl4.isSelected()) {    showPicture("杨玉环");           }     } else if (e.getSource() == button2) {     you.restoreMemento(girls.pop()); //恢复状态       showPicture(you.getWife());     }   }
}//备忘录：美女
class Girl {   private String name;    public Girl(String name) {    this.name = name;   } public void setName(String name) {    this.name = name;  }   public String getName() { return name;  }
}//发起人：您
class You {  private String wifeName;    //妻子   public void setWife(String name) {   wifeName = name;   }   public String getWife() {     return wifeName;  }   public Girl createMemento() { return new Girl(wifeName); }   public void restoreMemento(Girl p) {   setWife(p.getName());   }
}//管理者：美女栈
class GirlStack {    private Girl girl[];  private int top;GirlStack() {    girl = new Girl[5];      top = -1;  }  public boolean push(Girl p) {   if (top >= 4) {       System.out.println("你太花心了，变来变去的！");         return false;      } else {          girl[++top] = p;    return true;     }    }  public Girl pop() {    if (top <= 0) {         System.out.println("美女栈空了！");    return girl[0];       } else return girl[top--];    }
}

程序运行结果如图 3 所示。

相亲游戏的运行结果
图3 相亲游戏的运行结果

模式的应用场景

前面学习了备忘录模式的定义与特点、结构与实现，现在来看该模式的以下应用场景。

  1. 需要保存与恢复数据的场景，如玩游戏时的中间结果的存档功能。
  2. 需要提供一个可回滚操作的场景，如 Word、记事本、Photoshop，Eclipse 等软件在编辑时按 Ctrl+Z 组合键，还有数据库中事务操作。

模式的扩展

在前面介绍的备忘录模式中，有单状态备份的例子，也有多状态备份的例子。下面介绍备忘录模式如何同原型模式混合使用。在备忘录模式中，通过定义“备忘录”来备份“发起人”的信息，而原型模式的 clone() 方法具有自备份功能，所以，如果让发起人实现 Cloneable 接口就有备份自己的功能，这时可以删除备忘录类，其结构图如图 4 所示。

带原型的备忘录模式的结构图
图4 带原型的备忘录模式的结构图

实现代码如下：

public class PrototypeMemento {  public static void main(String[] args) {    OriginatorPrototype or = new OriginatorPrototype();    PrototypeCaretaker cr = new PrototypeCaretaker();    or.setState("S0");       System.out.println("初始状态:" + or.getState());   cr.setMemento(or.createMemento()); //保存状态       or.setState("S1");       System.out.println("新的状态:" + or.getState());  or.restoreMemento(cr.getMemento()); //恢复状态    System.out.println("恢复状态:" + or.getState());   }
}//发起人原型
class OriginatorPrototype implements Cloneable {private String state;  public void setState(String state) {     this.state = state;   }    public String getState() {   return state;    }   public OriginatorPrototype createMemento() {   return this.clone();  }   public void restoreMemento(OriginatorPrototype opt) {  this.setState(opt.getState());  }  public OriginatorPrototype clone() {   try {       return (OriginatorPrototype) super.clone(); } catch (CloneNotSupportedException e) {      e.printStackTrace();      }       return null;  }
}//原型管理者
class PrototypeCaretaker {   private OriginatorPrototype opt;  public void setMemento(OriginatorPrototype opt) { this.opt = opt;  }  public OriginatorPrototype getMemento() {     return opt;   }
}

程序的运行结果如下：

初始状态:S0
新的状态:S1
恢复状态:S0
拓展

由于 JDK、Spring 、MyBatis 中很少有备忘录模式，所以该设计模式不做典型应用源码分析。

}

//原型管理者
class PrototypeCaretaker {
private OriginatorPrototype opt;
public void setMemento(OriginatorPrototype opt) {
this.opt = opt;
}

public OriginatorPrototype getMemento() {     return opt;   
}

}

程序的运行结果如下：

初始状态:S0
新的状态:S1
恢复状态:S0


#### 拓展由于 JDK、Spring 、MyBatis 中很少有备忘录模式，所以该设计模式不做典型应用源码分析。Spring Webflow 中 DefaultMessageContext 类实现了 StateManageableMessageContext 接口，查看其源码可以发现其主要逻辑就相当于给 Message 备份。感兴趣的小伙伴可以去阅读学习其源码。

这篇关于备忘录模式（详解版）——小马同学@Tian的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/494815。

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