java设计模式学习之【备忘录模式】

引言

想象一下，你正在编辑一篇重要的文档，突然你意识到最近的一些更改实际上破坏了文档的结构。幸运的是，你的文本编辑器允许你撤销最近的操作，回到之前的状态。这种能力就像有一个时间机器，可以回到过去，撤销错误的决策。在软件开发中，我们经常需要这种“撤销”功能，备忘录模式为此提供了一种优雅的解决方案。

备忘录模式简介

定义与用途

备忘录模式（Memento Pattern）是一种行为型设计模式，它允许保存一个对象的某个状态，以便在未来某个时刻恢复。这个模式在用户需要撤销或恢复操作时特别有用，它通过引入备忘录对象来捕获和存储对象的内部状态，而不破坏其封装性。

实现方式

实现备忘录模式通常涉及以下几个关键组件：

• 原发器（Originator）：需要保存状态以便后续恢复的对象。
• 备忘录（Memento）：存储原发器对象的内部状态。
• 看护者（Caretaker）：负责保存备忘录，但不修改或检查其内容。

使用场景

备忘录模式适用于以下场景：

• 当需要保存和恢复对象的历史状态时。
• 当直接获取对象的状态会暴露其实现细节并破坏对象封装性时。

例如：

1. 文本编辑器的撤销功能：用户可以撤销最近的编辑操作，并恢复到之前的文本状态。
2. 游戏保存和加载：在游戏中保存当前进度，玩家可以在以后加载保存点继续游戏。
3. 软件的快照功能：软件可以定期保存当前状态，以便在出现问题时恢复到工作状态

优势与劣势

• 优势
  1. 提供了一种恢复状态的灵活方式，而无需暴露对象的内部结构。
  2. 可以简化原发器的职责，因为状态的保存和恢复由备忘录承担。
• 劣势
  1. 如果用户不断创建备忘录，可能会占用大量内存。
  2. 管理备忘录的成本可能会很高，尤其是如果需要支持多次撤销时。

在Spring框架中的应用

在Spring框架中，虽然备忘录模式不像其他设计模式那样直接显现，但它的核心概念——即保存和恢复对象状态——在某些功能中得到了体现。以下是Spring框架中体现备忘录模式概念的一些方面：

1. Spring Web Flow
在Spring Web Flow中，备忘录模式的概念被用于管理Web应用中的页面流。在用户导航过程中，每个页面的状态都可以被保存，用户可以回退到之前的状态。这类似于备忘录模式中的保存和恢复状态的概念。

2. 事务管理
Spring的声明式事务管理允许你在开始一个事务时保存数据库的某种状态，并在事务完成时恢复这种状态。如果事务失败，Spring可以回滚到事务开始之前的状态，这与备忘录模式中保存对象状态以便恢复的概念相符。

3. Spring Security的认证和授权
在Spring Security中，用户的认证状态（如安全上下文）在用户会话中保存和恢复。虽然这不是传统意义上的备忘录模式，但它体现了备忘录模式的核心概念——保存和恢复对象的状态。

4. 配置和恢复Bean状态
Spring的BeanFactory和ApplicationContext容器允许定义、保存和恢复Bean的配置状态。这些状态信息（如Bean的属性和依赖关系）可以在容器启动时被加载，并在需要时恢复，这与备忘录模式的基本原理类似。

尽管这些应用可能不是备忘录模式的典型示例，但它们都采用了该模式的核心思想——即保存和恢复状态。这些机制在Spring框架中至关重要，有助于实现高效和可靠的状态管理。

备忘录示例

步骤 1：创建备忘录类

public class Memento {
   private String state;

   public Memento(String state){
      this.state = state;
   }

   public String getState(){
      return state;
   }    
}

Memento 类包含了对象的状态。它有一个方法 getState() 用于获取保存的状态。

步骤 2：创建原发器类

public class Originator {
   private String state;

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

   public String getState(){
      return state;
   }

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

   public void getStateFromMemento(Memento memento){
      state = memento.getState();
   }
}

Originator 类是要保存状态的对象。它创建备忘录来保存自己的状态，并从备忘录中恢复状态。

步骤 3：创建看护者类

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

public class CareTaker {
   private List<Memento> mementoList = new ArrayList<Memento>();

   public void add(Memento state){
      mementoList.add(state);
   }

   public Memento get(int index){
      return mementoList.get(index);
   }
}

CareTaker 类负责保存备忘录，并在需要时提供备忘录。它维护了一个备忘录列表。

步骤 4：使用看护者和原发器对象

public class MementoPatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
   
      Originator originator = new Originator();
      CareTaker careTaker = new CareTaker();
      
      originator.setState("State #1");
      originator.setState("State #2");
      careTaker.add(originator.saveStateToMemento());
      
      originator.setState("State #3");
      careTaker.add(originator.saveStateToMemento());
      
      originator.setState("State #4");
      System.out.println("当前状态: " + originator.getState());        
      
      originator.getStateFromMemento(careTaker.get(0));
      System.out.println("第一次保存的状态: " + originator.getState());
      originator.getStateFromMemento(careTaker.get(1));
      System.out.println("第二次保存的状态: " + originator.getState());
   }
}

在这个演示类中，我们创建了一个原发器对象 originator 和一个看护者对象 careTaker。原发器对象更改其状态几次，并保存这些状态到备忘录。通过看护者对象，我们能够恢复原发器对象之前的状态。

这个示例演示了备忘录模式如何用于保存和恢复对象的状态，同时不暴露对象的内部结构。通过这种方式，可以实现如撤销功能这样的操作，而不影响对象的封装性

代码地址

23种设计模式相关代码后续会逐步提交到github上，方便学习，欢迎指点：
代码地址
https://github.com/RuofeiSun/lf-23Pattern