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23种设计模式之备忘录模式

设计模式

文章目录


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概述

**备忘录模式（Memento Pattern）**保存一个对象的某个状态，以便在适当的时候恢复对象。备忘录模式属于行为型模式。

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。

所谓备忘录模式就是在不破坏封装的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态，这样可以在以后将对象恢复到原先保存的状态。使得用户可以方便地回到一个特定的历史步骤，当新的状态无效或者存在问题时，可以使用暂时存储起来的备忘录将状态复原，当前很多软件都提供了撤销操作，其中就使用了备忘录模式。

备忘录模式的优缺点

  • 优点 1、有时一些发起人对象的内部信息必须保存在发起人对象以外的地方，但是必须要由发起人对象自己读取，这时， 使用备忘录模式可以把复杂的发起人内部信息对其他的对象屏蔽起来，从而可以恰当地保持封装的边界。 2、本模式简化了发起人类。发起人不再需要管理和保存其内部状态的一个个版本，客户端可以自行管理他们所需 要的这些状态的版本。 3、当发起人角色的状态改变的时候，有可能这个状态无效，这时候就可以使用暂时存储起来的备忘录将状态复原。
  • 缺点 1、如果发起人角色的状态需要完整地存储到备忘录对象中，那么在资源消耗上面备忘录对象会很昂贵。 2、当负责人角色将一个备忘录 存储起来的时候，负责人可能并不知道这个状态会占用多大的存储空间，从而无法提醒用户一个操作是否很昂贵。 3、当发起人角色的状态改变的时候，有可能这个协议无效。如果状态改变的成功率不高的话，不如采取“假如”协议模式。

备忘录模式的结构和实现

模式结构

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  • **Originator（原发器）：**它是一个需要保存状态的类，可以创建一个备忘录/备份，并存储它的当前内部状态，也可以使用备忘录来恢复其内部状态。
  • **Memento（备忘录)：**存储原发器的内部状态。除了原发器类，备忘录类不能被其他类创建和修改。一般通过将Memento类与Originator类定义在同一个包中来实现封装（也可以作为内部类），使用默认访问标识符来定义Memento类，即保证其包内可见。
  • **Caretaker（负责人）：**负责人又称为管理者，它负责保存备忘录。在负责人类中可以存储一个或多个备忘录对象，它只负责存储对象，而不能修改对象（负责任类只提供备忘录对象的读写接口，不提供备忘录属性的读写接口），也无须知道对象的实现细节。负责人对象可以保存一个备忘录数组，从而实现原发器的多次撤销。

Question：只存储一个备忘录对象是为什么需要负责人对象？

因为包外的客户端无法声明备忘录类的引用，无法获取引用到原发器类创建的备忘录对象，客户端通过引用负责人对象间接引用备忘录对象。

模式实现

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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。

MementoPatternDemo，我们的演示类使用 CareTaker 和 Originator 对象来显示对象的状态恢复。

Memento.java

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

Originator.java

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.java

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);
   }
}

MementoPatternDemo.java

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("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());
   }
}

输出结果：

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

总结

优点： 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，使得用户不需要关心状态的保存细节。

**缺点：**消耗资源。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。

使用场景： 1、需要保存/恢复数据的相关状态场景。 2、提供一个可回滚的操作。

注意事项： 1、为了符合迪米特原则，还要增加一个管理备忘录的类。 2、为了节约内存，可使用原型模式+备忘录模式。

Java技术债务 JVM内存泄漏和内存溢出的原因 JVM常用监控工具解释以及使用 Redis 常见面试题（一） ClickHouse之MaterializeMySQL引擎（十） 三种实现分布式锁的实现与区别 线程池的理解以及使用

请看这里

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概述

**备忘录模式（Memento Pattern）**保存一个对象的某个状态，以便在适当的时候恢复对象。备忘录模式属于行为型模式。

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。

所谓备忘录模式就是在不破坏封装的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态，这样可以在以后将对象恢复到原先保存的状态。使得用户可以方便地回到一个特定的历史步骤，当新的状态无效或者存在问题时，可以使用暂时存储起来的备忘录将状态复原，当前很多软件都提供了撤销操作，其中就使用了备忘录模式。

备忘录模式的优缺点

  • 优点 1、有时一些发起人对象的内部信息必须保存在发起人对象以外的地方，但是必须要由发起人对象自己读取，这时， 使用备忘录模式可以把复杂的发起人内部信息对其他的对象屏蔽起来，从而可以恰当地保持封装的边界。 2、本模式简化了发起人类。发起人不再需要管理和保存其内部状态的一个个版本，客户端可以自行管理他们所需 要的这些状态的版本。 3、当发起人角色的状态改变的时候，有可能这个状态无效，这时候就可以使用暂时存储起来的备忘录将状态复原。
  • 缺点 1、如果发起人角色的状态需要完整地存储到备忘录对象中，那么在资源消耗上面备忘录对象会很昂贵。 2、当负责人角色将一个备忘录 存储起来的时候，负责人可能并不知道这个状态会占用多大的存储空间，从而无法提醒用户一个操作是否很昂贵。 3、当发起人角色的状态改变的时候，有可能这个协议无效。如果状态改变的成功率不高的话，不如采取“假如”协议模式。

备忘录模式的结构和实现

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  • **Originator（原发器）：**它是一个需要保存状态的类，可以创建一个备忘录/备份，并存储它的当前内部状态，也可以使用备忘录来恢复其内部状态。
  • **Memento（备忘录)：**存储原发器的内部状态。除了原发器类，备忘录类不能被其他类创建和修改。一般通过将Memento类与Originator类定义在同一个包中来实现封装（也可以作为内部类），使用默认访问标识符来定义Memento类，即保证其包内可见。
  • **Caretaker（负责人）：**负责人又称为管理者，它负责保存备忘录。在负责人类中可以存储一个或多个备忘录对象，它只负责存储对象，而不能修改对象（负责任类只提供备忘录对象的读写接口，不提供备忘录属性的读写接口），也无须知道对象的实现细节。负责人对象可以保存一个备忘录数组，从而实现原发器的多次撤销。

Question：只存储一个备忘录对象是为什么需要负责人对象？

因为包外的客户端无法声明备忘录类的引用，无法获取引用到原发器类创建的备忘录对象，客户端通过引用负责人对象间接引用备忘录对象。

模式实现

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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。

MementoPatternDemo，我们的演示类使用 CareTaker 和 Originator 对象来显示对象的状态恢复。

Memento.java

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

Originator.java

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.java

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);
   }
}

MementoPatternDemo.java

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("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());
   }
}

输出结果：

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

总结

优点： 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，使得用户不需要关心状态的保存细节。

**缺点：**消耗资源。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。

使用场景： 1、需要保存/恢复数据的相关状态场景。 2、提供一个可回滚的操作。

注意事项： 1、为了符合迪米特原则，还要增加一个管理备忘录的类。 2、为了节约内存，可使用原型模式+备忘录模式。

Java技术债务 JVM内存泄漏和内存溢出的原因 JVM常用监控工具解释以及使用 Redis 常见面试题（一） ClickHouse之MaterializeMySQL引擎（十） 三种实现分布式锁的实现与区别 线程池的理解以及使用

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