Java设计模式之行为型-备忘录模式（UML类图+案例分析）

目录

一、基础概念

二、UML类图

三、角色设计

四、案例分析

五、总结 

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一、基础概念

备忘录模式是一种行为型设计模式，它允许保存一个对象的内部状态到一个备忘录对象中，这样就可以在需要的时候恢复这个对象的状态了，同时又不违反封装性原则。

这个模式的核心就是备忘录对象，它负责存储目标对象的内部状态信息，并且可以通过方法访问这些状态数据。而目标对象负责创建备忘录对象，并在备忘录对象中保存自身状态。管理者角色负责存储和恢复备忘录对象，但是不能直接看到或者修改备忘录对象中的状态数据。 

二、UML类图

三、角色设计

角色	描述
发起人角色	负责创建一个备忘录，记录自身需要保存的状态，具备回滚的功能
备忘录角色	用于存储发起人角色的内部状态，而且可以防止发起人角色以外的对象访问权限
管理者角色	负责存储、提供管理备忘录角色，不可以修改备忘录角色的内容

四、案例分析

在我们日常开发中，必备的版本控制工具就是Git，可以提交版本，回滚到指定版本，下面我们就通过备忘录设计模式来实现一个简单的版本控制功能，代码如下：

它扮演备忘录角色，用于存储某个时刻的状态快照。它有两个成员变量version和content，分别记录版本号和内容：

public class Commit {

    private String version;
    private String content;

    public Commit(String version, String content) {
        this.version = version;
        this.content = content;
    }

    public String getVersion() {
        return version;
    }

    public String getContent() {
        return content;
    }

}

Repository类是发起人角色，它管理具体的内容。该类有一个成员变量content记录内容，以及setContent和getContent方法用于设置和获取内容。另外还有一个commit方法可以保存一个状态快照,和一个rollback方法可以从快照恢复状态。

public class Repository {

    private String content;

    public String getContent() {
        return content;
    }

    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }

    public Commit commit(String version) {
        return new Commit(version, content);
    }

    public void rollback(Commit commit) {
        content = commit.getContent();
    }

}

Git类在这里是管理者角色，它持有一个Commit对象列表来记录每次提交的备忘录。该类提供了commit和rollback两种方法，commit是保存新提交的备忘录，rollback可以回滚到指定版本。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Git {

    private List commits = new ArrayList<>();

    public void commit(Repository repo, String version) {
        commits.add(repo.commit(version));
    }

    public void rollback(Repository repo, String version) {
        for(Commit commit : commits) {
            if(commit.getVersion().equals(version)) {
                repo.rollback(commit);
                break;
            }
        }
    }
}

模拟一个客户端，演示了这个存储库的基本用法。首先创建Repository和Git对象，然后新增几个版本到存储库，最后回滚到第一个版本，在关键点会打印输出内容，以展示执行流程。 

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        Repository repository = new Repository();
        Git git = new Git();

        repository.setContent("version 1");
        git.commit(repository, "version 1");

        repository.setContent("version 2");
        git.commit(repository, "version 2");

        repository.setContent("version 3");
        git.commit(repository, "version 3");

        git.rollback(repository, "version 1");
        System.out.println(repository.getContent());
    }
}

运行结果如下： 

整体上这个例子使用了备忘录模式的三个主要角色，将状态存入备忘录对象，发起人负责状态的管理和保存，管理者保存备忘录的历史，从而实现了版本控制和回滚的功能。这就是一个使用备忘录模式实现简单Git版本控制的设计和执行过程。 

五、总结 

优点：

1、提供了保持对象内部状态历史的能力，可以方便地将对象恢复到历史某个状态。

2、实现了内部状态的封装，除了创建它的发起人之外，其他对象都不能访问这些状态信息。

3、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历史版本，所有状态历史由管理者完成。

缺点：

1、资源消耗大，如果要保存的历史状态很多，会占用较多内存资源。

2、破坏了对象的封装性，其他对象可以通过管理者访问发起人的内部状态。

3、复杂度较高，需要维护发起人、备忘录、管理者三个角色对象。

应用场景：

1、需要保存对象在某个时刻的状态快照，比如实现撤销操作。

2、需要对对象的状态历史保持跟踪，如游戏进度保存。

3、当对象的状态变化复杂时，可以使用备忘录模式保持对象内部状态的一致性。

4、当直接访问封装的对象需要暴露对象实现细节时，可以通过备忘录间接访问对象状态。

符合的设计原则：

1、开闭原则(Open Close Principle)

开闭原则要求软件实体应对扩展开放，对修改关闭。备忘录模式通过创建新的备忘录类来保存和恢复对象状态，扩展了现有类的功能，而无需修改这些类的代码。符合了对扩展开放的要求。

2、封装原则(Encapsulation Principle)

封装原则要求隐藏实现细节，只通过公共接口提供访问。在备忘录模式中，备忘录类封装了对象状态，外部只能通过备忘录的限定接口访问，不能直接操作对象的内部状态，提高了封装性。

3、单一职责原则(Single Responsibility Principle)

单一职责原则要求一个类只有一个引起它变化的原因。备忘录模式中，原发器类负责业务逻辑，备忘录类负责存储状态，管理者类负责备忘录的管理，每一个类都只有单一职责。