设计模式:备忘录(Memento)模式

设计模式之备忘录(Memento)模式

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。

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。

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。

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。

设计模式:备忘录(Memento)模式_第1张图片

实现

备忘录模式的实现代码如下:

package com.design.pattern.behaviorPattern.mementoPattern;

public class MementoPattern {

    public static void main(String[] args) {
        Originator or = new Originator();
        Caretaker cr = new Caretaker();
        or.setState("S0");
        System.out.println("初始化状态:"+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 String getState() {
        return state;
    }

    public void setState(String state) {
        this.state = state;
    }
}

//发起人
class Originator{
    private String state;

    public String getState() {
        return state;
    }

    public void setState(String state) {
        this.state = state;
    }

    public Memento createMemento(){
        return new Memento(state);
    }

    public void restoreMemento(Memento memento){
        this.setState(memento.getState());
    }
}

//管理者
class Caretaker{
    private Memento memento;

    public Memento getMemento() {
        return memento;
    }

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

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(点此下载所要显示的四大美女的图片)。

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。

设计模式:备忘录(Memento)模式_第2张图片

程序代码如下:

package com.design.pattern.behaviorPattern.mementoPattern;

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 {

    JPanel centerJP,eastJP;
    JRadioButton girl1,girl2,girl3,girl4;
    JButton button1,button2;
    String fileName;
    JLabel g;
    You you;
    GirlStack girls;
    private static String proPath = System.getProperty("user.dir");


    public 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 = proPath+"/src/resources/picture/girls/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.setWifeName("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.setWifeName(name);
        fileName=proPath+"/src/resources/picture/girls/"+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.getWifeName());
        }
    }
}

//备忘录:美女
class Girl{
    private String name;

    public Girl(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}
//发起人:您
class You{
    private String wifeName;//妻子

    public String getWifeName() {
        return wifeName;
    }

    public void setWifeName(String wifeName) {
        this.wifeName = wifeName;
    }

    public Girl createMemento(){
        return new Girl(wifeName);
    }

    public void restoreMemento(Girl girl){
        setWifeName(girl.getName());
    }
}

//管理者:美女栈
class GirlStack{
    private Girl[] girls;
    private int top;

    public GirlStack() {
        girls = new Girl[5];
        top = -1;
    }

    public boolean push(Girl girl){
        if (top >= 4){
            System.out.println("你太花心了,变来变去的!");
            return false;
        }else {
            girls[++top] = girl;
            return true;
        }
    }

    public Girl pop(){
        if (top <=0 ){
            System.out.println("美女栈空了!");
            return girls[0];
        }else {
            return girls[top--];
        }
    }
}

程序运行结果如图 3 所示:

设计模式:备忘录(Memento)模式_第3张图片

图3 相亲游戏的运行结果

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。

设计模式:备忘录(Memento)模式_第4张图片

package com.design.pattern.behaviorPattern.mementoPattern;

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 String getState() {
        return state;
    }

    public void setState(String state) {
        this.state = 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

你可能感兴趣的:(设计模式,java,java设计模式,23种设计模式,UML,算法,面试,笔试,微软,百度,腾讯)