设计模式之十九——备忘录模式

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1 介绍

1.1 什么是备忘录模式

备忘录模式又叫做快照模式(Snapshot Pattern)或Token模式，是对象的行为模式。

备忘录对象是一个用来存储另外一个对象内部状态的快照的对象。备忘录模式的用意是在不破坏封装的条件下，将一个对象的状态捕捉(Capture)住，并外部化，存储起来，从而可以在将来合适的时候把这个对象还原到存储起来的状态。备忘录模式常常与命令模式和迭代子模式一同使用。

1.2 解决了什么问题

通俗地说，备忘录模式就是一个对象的备份模式，提供了一种程序数据的备份方法。

2 原理

备忘录模式使用三个类 Memento、Originator 和 CareTaker。Memento 包含了要被恢复的对象的状态。Originator 创建并在 Memento 对象中存储状态。Caretaker 对象负责从 Memento 中恢复对象的状态。

2.1 uml图

image.png

2.2 代码示例

Memento代码示例

public class Memento {
   private String state;
 
   public Memento(String state){
      this.state = state;
   }
 
   public String getState(){
      return state;
   }  
}

Originator代码示例

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();
   }
}

CareTaker代码示例

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);
   }
}

调用示例

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("Current State: " + originator.getState());    
      originator.getStateFromMemento(careTaker.get(0));
      System.out.println("First saved State: " + originator.getState());
      originator.getStateFromMemento(careTaker.get(1));
      System.out.println("Second saved State: " + originator.getState());
   }

运行结果

Current State: State #4
First saved State: State #2
Second saved State: State #3

2.3 优缺点

3 适用场景

1. 需要保存和恢复数据的相关状态场景。
2. 提供一个可回滚（rollback）的操作；比如Word中的CTRL+Z组合键，IE浏览器中的后退按钮，文件管理器上的backspace键等。
3. 需要监控的副本场景中。例如要监控一个对象的属性，但是监控又不应该作为系统的主业务来调用，它只是边缘应用，即使出现监控不准、错误报警也影响不大，因此一般的做法是备份一个主线程中的对象，然后由分析程序来分析。

数据库连接的事务管理就是用的备忘录模式，想想看，如果你要实现一个JDBC驱动，你怎么来实现事务？还不是用备忘录模式嘛！

4 总结

• 备忘录的生命期

备忘录创建出来就要在“最近”的代码中使用，要主动管理它的生命周期，建立就要使用，不使用就要立刻删除其引用，等待垃圾回收器对它的回收处理。

• 备忘录的性能

不要在频繁建立备份的场景中使用备忘录模式（比如一个for循环中），原因有二：一是控制不了备忘录建立的对象数量；二是大对象的建立是要消耗资源的，系统的性能需要考虑。因此，如果出现这样的代码，设计师就应该好好想想怎么修改架构了。

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参考书籍及文章
1.《Java与模式》，电子工业出版社，阎宏

2. 《大话设计模式》，清华大学出版社，程杰
3. 《设计模式——可复用面向对象软件的基础》，机械工业出版社，Erich Gamma，Richard Helm，Ralph Johnson，John Vlissides
4. 《Head First 设计模式（中文版）》，中国电力出版社
5. 《图说设计模式》，https://design-patterns.readthedocs.io/zh_CN/latest/index.html