19.java設計模式之備忘錄模式

基本需求

  • 遊戲的角色有攻擊力和防禦力，在大戰Boss之前保存自身的狀態（攻擊力和防禦力），當大戰Boss之後攻擊力和防禦力下降，從備忘錄對象恢復到大戰前的狀態

傳統方案

  • 一個對象，就對應一個保存對象狀態的對象

  • 說明

    • 一個對象，就對應一個保存對象狀態的對象，這樣當我們遊戲的對象很多時，不利於管理，開銷也很大
    • 傳統的方式是簡單的做備份，new出來另外一個對象出來，再把需要備份的數據放到這個新對象，但這就暴露了對象內部的細節
    • 可以使用備忘錄模式進行解決

基本介紹

  • 備忘錄模式（Memento）在 不破壞封裝性的前提下，捕獲 一個對象的內部狀態，並在該對象之外保存這個狀態。這樣以後就可將該對象恢復到原先保存的狀態

  • 可以這裡理解備忘錄模式：現實生活中的備忘錄是用來記錄某些要去做的事情，或者是記錄已經達成的共同意見的事情，以防忘記了。而在軟體層面，備忘錄模式有著相同的含義，備忘錄對象主要用來記錄一個對象的某
    種狀態，或者某些數據，當要做回退時，可以從備忘錄對象里獲取原來的數據進行恢復操作

  • 備忘錄模式屬於行為型模式

  • UML類圖（原理）

    • 說明

      • Originator：對象，需要保存狀態的對象
      • Memento：備忘錄對象，保存目標對象Originator的內部狀態
      • Caretaker：守護者對象，保存多個備忘錄對象，使用集合管理，提高效率
      • 如果希望保存多個Originator對象不同時間的狀態，可使用Map<String,List>進行管理

    • 程式碼實現

      • // 備忘錄對象
@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class Memento {

   private String state;

}

// 目標對象
@Data
public class Originator {

   private String state;

   // 創建備忘錄對象，用戶備份
   public Memento createMemento() {
       return new Memento(this.state);
   }

   // 從備忘錄對象恢復對象
   public void restoreFromMemento(Memento memento) {
       this.state = memento.getState();
   }
}

// 守護者對象
public class Caretaker {

   // 使用集合對備忘錄對象進行管理
   private List<Memento> mementos;

   public Caretaker() {
       this.mementos = new ArrayList<>();
   }

   // 添加備忘錄對象
   public void add(Memento memento) {
       mementos.add(memento);
   }

   // 根據索引在集合中獲取備忘錄對象
   public Memento getMementoByIndex(int index) {
       Memento memento = null;
       if (index >= 0 && index < mementos.size()) {
           memento = mementos.get(index);
       }
       return memento;
   }
}

// 測試
public class Client {
   public static void main(String[] args) {
       // 創建守護者對象
       Caretaker caretaker = new Caretaker();
       // 創建目標對象 並設置狀態1
       Originator originator = new Originator();
       originator.setState("狀態1 -> 開心");
       // 保存狀態1 -> 獲取備忘錄對象，並交由守護者管理
       caretaker.add(originator.createMemento());
       // 給目標狀態設置狀態2
       originator.setState("狀態2 -> 悲傷");
       // 保存狀態2 -> 獲取備忘錄對象，並交由守護者管理
       caretaker.add(originator.createMemento());
       // 給目標狀態設置狀態3
       originator.setState("狀態3 -> 笑哭");
       // 保存狀態3 -> 獲取備忘錄對象，並交由守護者管理
       caretaker.add(originator.createMemento());
       // 目標對象當前的狀態
       System.out.println("目標對象當前的狀態是：" + originator.getState());
       // 從守護者對象中獲取備忘錄對象，恢複目標對象狀態至狀態1
       originator.restoreFromMemento(caretaker.getMementoByIndex(0));
       System.out.println("目標對象狀態恢復到狀態1：" + originator.getState());
   }
}

  • UML類圖（案例）

    • 程式碼實現

      • // 備忘錄對象
@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class Memento {

   // 攻擊力
   private int attack;

   // 防禦力
   private int defense;

}

// 遊戲角色 亦目標對象
@Data
public class GameRole {

   // 攻擊力
   private int attack;

   // 防禦力
   private int defense;

   // 創建目標對象當前狀態的備忘錄對象
   public Memento createMemento() {
       return new Memento(this.attack, this.defense);
   }

   // 從備忘錄對象中恢複目標對象
   public void restoreFromMemento(Memento memento) {
       this.attack = memento.getAttack();
       this.defense = memento.getDefense();
   }

   // 顯示目標對象當前狀態
   public void display() {
       System.out.println("目標對象當前狀態，攻擊力 -> " + this.attack + "、防禦力 -> " + this.defense);
   }
}

// 守護者對象 對備忘錄對象進行管理
@Data
public class Caretaker {

   // 只保存一次狀態 根據本次需求 只需保存一次
   private Memento memento;
   // 保存一個目標對象的多次狀態
   // private List<Memento> mementos;
   // 保存多個目標對象的多次狀態
   // private Map<String, List<Memento>> listMap;

}

// 測試
public class Client {
   public static void main(String[] args) {
       // 創建守護者對象 管理備忘錄對象
       Caretaker caretaker = new Caretaker();
       // 創建目標對象 並設置初始值
       GameRole gameRole = new GameRole();
       gameRole.setAttack(100);
       gameRole.setDefense(100);
       // 獲取目標對象當前狀態的備忘錄對象，並保存至守護者對象中
       caretaker.setMemento(gameRole.createMemento());
       // 和boss大戰前 輸出目標對象狀態
       System.out.println("和boss大戰前");
       gameRole.display();
       // 和boss大戰中 輸出目標對象狀態
       System.out.println("和boss大戰中");
       gameRole.setAttack(50);
       gameRole.setDefense(50);
       gameRole.display();
       // 和boss大戰後 使用備忘錄對象恢複目標對象狀態至初始狀態
       gameRole.restoreFromMemento(caretaker.getMemento());
       System.out.println("和boss大戰後，恢復至初始狀態");
       gameRole.display();
   }
}

注意事項

  • 給用戶提供了一種可以恢復狀態的機制，可以使用戶能夠比較方便的回到某個歷史狀態
  • 實現了資訊封裝，使得用戶不需要關心狀態的保存細節
  • 如果類的成員變數過多，勢必會佔用比較大的資源，而且每一次保存都會消耗一定的記憶體
  • 應用場景：1、後悔葯，2、遊戲存檔，3、ctrl+z，4、ie中的後退，5、資料庫的事務管理
  • 為了節約記憶體，備忘錄模式可以和原型模式配合使用
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