备忘录模式Java实例类图及应用场景详解(27)

Java基础 潘老师 5个月前 (06-14) 203 ℃ (0) 扫码查看

备忘录模式概述

备忘录模式提供了一种状态恢复的实现机制,使得用户可以方便地回到一个特定的历史步骤,当新的状态无效或者存在问题时,可以使用暂时存储起来的备忘录将状态复原,很多软件都提供了撤销(Undo)操作,如 Word、记事本、Photoshop、IDEA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 浏览器 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。

备忘录模式定义

又叫快照模式,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。

备忘录模式结构

备忘录模式的主要角色如下:

  • 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。
  • 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。
  • 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。

备忘录有两个等效的接口:

1)窄接口:管理者(Caretaker)对象(和其他发起人对象之外的任何对象)看到的是备忘录的窄接口(narror Interface),这个窄接口只允许他把备忘录对象传给其他的对象。
2)宽接口:与管理者看到的窄接口相反,发起人对象可以看到一个宽接口(wide Interface),这个宽接口允许它读取所有的数据,以便根据这些数据恢复这个发起人对象的内部状态。

备忘录模式Java实例例实现

【例】游戏挑战BOSS

游戏中的某个场景,一游戏角色有生命力、攻击力、防御力等数据,在打Boss前和后一定会不一样的,我们允许玩家如果感觉与Boss决斗的效果不理想可以让游戏恢复到决斗之前的状态。

要实现上述案例,有两种方式:

  • “白箱”备忘录模式
  • “黑箱”备忘录模式

“白箱”备忘录模式

备忘录角色对任何对象都提供一个接口,即宽接口,备忘录角色的内部所存储的状态就对所有对象公开。类图如下:
白箱备忘录模式类图"
代码如下:
1、游戏角色类(属于发起人角色)

public class GameRole {

    private int vit; //生命力
    private int atk; //攻击力
    private int def; //防御力

    //初始化内部状态
    public void initState() {
        this.vit = 100;
        this.atk = 100;
        this.def = 100;
    }

    //战斗
    public void fight() {
        this.vit = 0;
        this.atk = 0;
        this.def = 0;
    }

    //保存角色状态功能
    public RoleStateMemento saveState() {
        return new RoleStateMemento(vit,atk,def);
    }

    //恢复角色状态
    public void recoverState(RoleStateMemento roleStateMemento) {
        //将备忘录对象中存储的状态赋值给当前对象的成员
        this.vit = roleStateMemento.getVit();
        this.atk = roleStateMemento.getAtk();
        this.def = roleStateMemento.getDef();
    }

    //展示状态功能
    public void stateDisplay() {
        System.out.println("角色生命力:" + vit);
        System.out.println("角色攻击力:" + atk);
        System.out.println("角色防御力:" + def);
    }

    public int getVit() {
        return vit;
    }

    public void setVit(int vit) {
        this.vit = vit;
    }

    public int getAtk() {
        return atk;
    }

    public void setAtk(int atk) {
        this.atk = atk;
    }

    public int getDef() {
        return def;
    }

    public void setDef(int def) {
        this.def = def;
    }
}

2、备忘录角色类

public class RoleStateMemento {

    private int vit; //生命力
    private int atk; //攻击力
    private int def; //防御力

    public RoleStateMemento(int vit, int atk, int def) {
        this.vit = vit;
        this.atk = atk;
        this.def = def;
    }

    public RoleStateMemento() {
    }

    public int getVit() {
        return vit;
    }

    public void setVit(int vit) {
        this.vit = vit;
    }

    public int getAtk() {
        return atk;
    }

    public void setAtk(int atk) {
        this.atk = atk;
    }

    public int getDef() {
        return def;
    }

    public void setDef(int def) {
        this.def = def;
    }
}

3、备忘录对象管理对象

public class RoleStateCaretaker {

    //声明RoleStateMemento类型的变量
    private RoleStateMemento roleStateMemento;

    public RoleStateMemento getRoleStateMemento() {
        return roleStateMemento;
    }

    public void setRoleStateMemento(RoleStateMemento roleStateMemento) {
        this.roleStateMemento = roleStateMemento;
    }
}

4、测试类

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("---------------大战boss前-----------------");
        //创建游戏角色对象
        GameRole gameRole = new GameRole();
        gameRole.initState();//初始化状态操作
        gameRole.stateDisplay();

        //将该游戏角色内部状态进行备份
        //创建管理者对象
        RoleStateCaretaker roleStateCaretaker = new RoleStateCaretaker();
        roleStateCaretaker.setRoleStateMemento(gameRole.saveState());

        System.out.println("---------------大战boss后-----------------");
        //损耗严重
        gameRole.fight();
        gameRole.stateDisplay();

        System.out.println("---------------恢复之前的状态-----------------");
        gameRole.recoverState(roleStateCaretaker.getRoleStateMemento());
        gameRole.stateDisplay();
    }
}

运行效果:
白箱备忘录模式实例运行效果

分析:白箱备忘录模式是破坏封装性的。但是通过程序员自律,同样可以在一定程度上实现模式的大部分用意。

“黑箱”备忘录模式

备忘录角色对发起人对象提供一个宽接口,而为其他对象提供一个窄接口。在Java语言中,实现双重接口的办法就是将备忘录类设计成发起人类的成员内部类。

RoleStateMemento 设为 GameRole 的内部类,从而将 RoleStateMemento 对象封装在 GameRole 里面;在外面提供一个标识接口 MementoRoleStateCaretaker 及其他对象使用。这样 GameRole 类看到的是 RoleStateMemento 所有的接口,而RoleStateCaretaker 及其他对象看到的仅仅是标识接口 Memento 所暴露出来的接口,从而维护了封装型。类图如下:
黑箱备忘录模式类图
代码如下:
窄接口Memento,这是一个标识接口,因此没有定义出任何的方法

//备忘录接口,对外提供窄接口
public interface Memento {
}

定义发起人类 GameRole,并在内部定义备忘录内部类 RoleStateMemento(该内部类设置为私有的)

//游戏角色类(属于发起人角色)
public class GameRole {

    private int vit; //生命力
    private int atk; //攻击力
    private int def; //防御力

    //初始化内部状态
    public void initState() {
        this.vit = 100;
        this.atk = 100;
        this.def = 100;
    }

    //战斗
    public void fight() {
        this.vit = 0;
        this.atk = 0;
        this.def = 0;
    }

    //保存角色状态功能
    public Memento saveState() {
        return new RoleStateMemento(vit,atk,def);
    }

    //恢复角色状态
    public void recoverState(Memento memento) {
        RoleStateMemento roleStateMemento = (RoleStateMemento) memento;
        //将备忘录对象中存储的状态赋值给当前对象的成员
        this.vit = roleStateMemento.getVit();
        this.atk = roleStateMemento.getAtk();
        this.def = roleStateMemento.getDef();
    }

    //展示状态功能
    public void stateDisplay() {
        System.out.println("角色生命力:" + vit);
        System.out.println("角色攻击力:" + atk);
        System.out.println("角色防御力:" + def);
    }

    public int getVit() {
        return vit;
    }

    public void setVit(int vit) {
        this.vit = vit;
    }

    public int getAtk() {
        return atk;
    }

    public void setAtk(int atk) {
        this.atk = atk;
    }

    public int getDef() {
        return def;
    }

    public void setDef(int def) {
        this.def = def;
    }
    // 重点代码
    private class RoleStateMemento implements Memento {
        private int vit; //生命力
        private int atk; //攻击力
        private int def; //防御力

        public RoleStateMemento(int vit, int atk, int def) {
            this.vit = vit;
            this.atk = atk;
            this.def = def;
        }

        public RoleStateMemento() {
        }

        public int getVit() {
            return vit;
        }

        public void setVit(int vit) {
            this.vit = vit;
        }

        public int getAtk() {
            return atk;
        }

        public void setAtk(int atk) {
            this.atk = atk;
        }

        public int getDef() {
            return def;
        }

        public void setDef(int def) {
            this.def = def;
        }
    }
}

负责人角色类 RoleStateCaretaker能够得到的备忘录对象是以 Memento为接口的,由于这个接口仅仅是一个标识接口,因此负责人角色不可能改变这个备忘录对象的内容

//备忘录对象管理对象
public class RoleStateCaretaker {

    //声明RoleStateMemento类型的变量
    private Memento memento;

    public Memento getMemento() {
        return memento;
    }

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

客户端测试类

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("---------------大战boss前-----------------");
        //创建游戏角色对象
        GameRole gameRole = new GameRole();
        gameRole.initState();//初始化状态操作
        gameRole.stateDisplay();

        //将该游戏角色内部状态进行备份
        //创建管理者对象
        RoleStateCaretaker roleStateCaretaker = new RoleStateCaretaker();
        roleStateCaretaker.setMemento(gameRole.saveState());

        System.out.println("---------------大战boss后-----------------");
        //损耗严重
        gameRole.fight();
        gameRole.stateDisplay();

        System.out.println("---------------恢复之前的状态-----------------");
        gameRole.recoverState(roleStateCaretaker.getMemento());
        gameRole.stateDisplay();
    }
}

运行效果和上面一样。

备忘录模式优缺点

1,优点:

  • 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。

2,缺点:

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。

备忘录模式使用场景

  • 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。
  • 需要提供一个可回滚操作的场景,如 Word、记事本、Photoshop,idea等软件在编辑时按 Ctrl+Z 组合键,还有数据库中事务操作。

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