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===
"+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===
"+ori);

        ori.restoreMemento(caretaker.getMemento("001"));
        System.out.println("===恢复后状态===
"+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。