设计模式（十六）之行为型-备忘录模式

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一、备忘录模式

1、案例需求

1.1 游戏角色状态恢复问题

游戏角色有攻击力和防御力，在大战Boss前保存自身的状态（攻击力和防御力），当大战Boss后攻击力和防御力下降，从备忘录对象恢复到大战前的状态。

1.2 传统方案类图

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1.3 传统方案问题分析

  1. 一个对象，就对应一个保存对象状态的对象，这样当我们游戏的对象很多时，不利于管理，开销也很大。
  2. 传统的方式是简单地做备份，new出另外一个对象出来，再把需要备份的数据放到这个新对象，但这就暴露了对象内部的细节
  3. 解决方法：==>备忘录模式

2、备忘录模式

2.1 基本介绍

  1. 备忘录模式（Memento Pattern）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。这样以后就可以将该对象恢复到原先保存的状态。
  2. 可以这样理解备忘录模式：现实生活中的备忘录是用来记录某些要去做的事情，或者是记录以及达成的共同意见的事情，以防忘记。而在软件层面，备忘录模式有着相同的含义，备忘录对象主要用来记录一个对象的某种状态，或者某些数据，当要做回退时，可以从备忘录对象里获取原来的数据进行恢复操作。

2.2 原理类图

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  1. originator：对象（需要保存状态的对象）
  2. Memento：备忘录对象，负责保存好记录，即Originator内部状态
  3. Caretaker：守护者对象，负责保存多个备忘录对象，使用集合管理，提高效率
  4. 说明：如果希望保存多个originator对象的不同时间的状态，也可以，只需要用HashMap

3、简单理论实例

3.1 Memento类

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public class Memento {
    private String state;

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

    public String getState() {
        return state;
    }
}

3.2 Originator类

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public class Originator {
    private String state;//状态信息

    public String getState() {
        return state;
    }

    public void setState(String state) {
        this.state = state;
    }
    //编写一个方法，可以保存一个状态对象Memento
    //因此，编写一个方法，返回Memento
    public Memento saveStateMemento(){
        return new Memento(state);
    }

    //通过备忘录对象，恢复状态
    public void getStateFromMemento(Memento memento){
        state = memento.getState();
    }
}

3.3 Caretaker类

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

public class Caretaker {
    //在List 集合中，会有很多的备忘录对象
    private List<Memento> mementoList = new ArrayList<Memento>();

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

    //获取到第index个Originator 的备忘录对象（即保存状态）
    public Memento get(int index){
        return mementoList.get(index);
    }
}

3.4 Client类

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public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Originator originator = new Originator();
        Caretaker caretaker = new Caretaker();
        originator.setState(" 状态#1 攻击力 100 ");
        //保存了当前的状态
        caretaker.add(originator.saveStateMemento());

        originator.setState(" 状态#2 攻击力 80 ");
        caretaker.add(originator.saveStateMemento());

        originator.setState(" 状态#3 攻击力 50 ");
        caretaker.add(originator.saveStateMemento());

        System.out.println("当前的状态是="+originator.getState());
        //希望回复到状态1, 将originator 恢复到状态1
        originator.getStateFromMemento(caretaker.get(0));
        System.out.println("恢复到状态1，当前的状态是");
        System.out.println("当前的状态是="+originator.getState());
    }
}

结果：

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当前的状态是= 状态#3 攻击力 50 
恢复到状态1，当前的状态是
当前的状态是= 状态#1 攻击力 100

4、案例代码实例

4.1 案例类图

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4.2 代码实例

4.2.1 Memento类

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public class Memento {
    //攻击力
    private int vit;
    //防御力
    private int def;

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

    public int getVit() {
        return vit;
    }

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

    public int getDef() {
        return def;
    }

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

4.2.2 Caretaker类

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//守护者对象，保存游戏角色的状态
public class Caretaker {

    //如果只保存一次状态
    private Memento memento;

//    //对GameRole 保存多次状态
//    private ArrayList<Memento> mementoArrayList;
//
//    //对多个游戏角色保存多个状态
//    private HashMap<String,ArrayList<Memento>> roleMementos;

    public Memento getMemento() {
        return memento;
    }

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

4.2.3 GameRole类

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public class GameRole {
    private int vit;
    private int def;

    //创建Memento，即根据当前的状态得到Memento
    public Memento createMemento(){
        return new Memento(vit,def);
    }

    //从备忘录对象，恢复GameRole的状态
    public void recoverGameRoleFromMemento(Memento memento){
        this.vit = memento.getVit();
        this.def = memento.getDef();
    }
    
    //显示当前游戏角色的状态
    public void display(){
        System.out.println("游戏角色当前的攻击力："+this.vit+" 防御力："+this.def);
    }

    public int getVit() {
        return vit;
    }

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

    public int getDef() {
        return def;
    }

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

4.2.4 Client类

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public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //创建游戏角色
        GameRole gameRole = new GameRole();
        gameRole.setVit(100);
        gameRole.setDef(100);

        System.out.println("和boss大战前的状态");
        gameRole.display();

        //把当前状态保存至Caretaker
        Caretaker caretaker = new Caretaker();
        caretaker.setMemento(gameRole.createMemento());

        System.out.println("和boss大战");
        gameRole.setDef(30);
        gameRole.setVit(30);

        gameRole.display();
        System.out.println("大战后，使用备忘录对象恢复到大战前");
        gameRole.recoverGameRoleFromMemento(caretaker.getMemento());
        System.out.println("恢复后的状态");
        gameRole.display();
    }
}

结果：

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和boss大战前的状态
游戏角色当前的攻击力：100 防御力：100
和boss大战
游戏角色当前的攻击力：30 防御力：30
大战后，使用备忘录对象恢复到大战前
恢复后的状态
游戏角色当前的攻击力：100 防御力：100

5、备忘录模式的注意事项和细节

  1. 给用户提供了一种可以恢复状态的机制，可以使用户能够比较方便地回到某个历史的状态
  2. 实现了信息的封装，使得用户不需要关系状态的保存细节
  3. 如果类的成员变量过多，势必会占用比较大的资源，而且每一次保存都会消耗一定的内存，这个需要注意
  4. 使用的应用场景：（1）后悔药（2）打游戏时的存档（3）Windows里的ctrl+z（4）IE中的后退（5）数据库的事物管理
  5. 为了节约内存，备忘录模式可以和原型模式配合使用
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