一、引子
俗話說：世上難買后悔藥。所以凡事講究個(gè)“三思而后行”，但總常見有人做“痛心疾首”狀：當(dāng)初我要是……。如果真的有《大話西游》中能時(shí)光倒流的“月光寶盒”，那這世上也許會(huì)少一些傷感與后悔——當(dāng)然這只能是癡人說夢(mèng)了。
但是在我們手指下的程序世界里，卻有的后悔藥買。今天我們要講的備忘錄模式便是程序世界里的“月光寶盒”。
二、定義與結(jié)構(gòu) 備忘錄（Memento）模式又稱標(biāo)記（Token）模式。GOF給備忘錄模式的定義為：在不破壞封裝性的前提下，捕獲一個(gè)對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)，并在該對(duì)象之外保存這個(gè)狀態(tài)。這樣以后就可將該對(duì)象恢復(fù)到原先保存的狀態(tài)。
在講命令模式的時(shí)候，我們?cè)?jīng)提到利用中間的命令角色可以實(shí)現(xiàn)undo、redo的功能。從定義可以看出備忘錄模式是專門來存放對(duì)象歷史狀態(tài)的，這對(duì)于很好的實(shí)現(xiàn)undo、redo功能有很大的幫助。所以在命令模式中undo、redo功能可以配合備忘錄模式來實(shí)現(xiàn)。
其實(shí)單就實(shí)現(xiàn)保存一個(gè)對(duì)象在某一時(shí)刻的狀態(tài)的功能，還是很簡(jiǎn)單的——將對(duì)象中要保存的屬性放到一個(gè)專門管理備份的對(duì)象中，需要的時(shí)候則調(diào)用約定好的方法將備份的屬性放回到原來的對(duì)象中去。但是你要好好看看為了能讓你的備份對(duì)象訪問到原對(duì)象中的屬性，是否意味著你就要全部公開或者包內(nèi)公開對(duì)象原本私有的屬性呢？如果你的做法已經(jīng)破壞了封裝，那么就要考慮重構(gòu)一下了。
備忘錄模式只是GOF對(duì)“恢復(fù)對(duì)象某時(shí)的原有狀態(tài)”這一問題提出的通用方案。因此在如何保持封裝性上——由于受到語言特性等因素的影響，備忘錄模式并沒有詳細(xì)描述，只是基于C++闡述了思路。那么基于Java的應(yīng)用應(yīng)該怎樣來保持封裝呢？我們將在實(shí)現(xiàn)一節(jié)里面討論。
來看下“月光寶盒”備忘錄模式的組成部分：
1) 備忘錄（Memento）角色：備忘錄角色存儲(chǔ)“備忘發(fā)起角色”的內(nèi)部狀態(tài)。“備忘發(fā)起角色”根據(jù)需要決定備忘錄角色存儲(chǔ)“備忘發(fā)起角色”的哪些內(nèi)部狀態(tài)。為了防止“備忘發(fā)起角色”以外的其他對(duì)象訪問備忘錄。備忘錄實(shí)際上有兩個(gè)接口，“備忘錄管理者角色”只能看到備忘錄提供的窄接口——對(duì)于備忘錄角色中存放的屬性是不可見的。“備忘發(fā)起角色”則能夠看到一個(gè)寬接口——能夠得到自己放入備忘錄角色中屬性。
2) 備忘發(fā)起（Originator）角色：“備忘發(fā)起角色”創(chuàng)建一個(gè)備忘錄，用以記錄當(dāng)前時(shí)刻它的內(nèi)部狀態(tài)。在需要時(shí)使用備忘錄恢復(fù)內(nèi)部狀態(tài)。
3) 備忘錄管理者（Caretaker）角色：負(fù)責(zé)保存好備忘錄。不能對(duì)備忘錄的內(nèi)容進(jìn)行操作或檢查。
備忘錄模式的類圖真是再簡(jiǎn)單不過了：
三、舉例 按照定義中的要求，備忘錄角色要保持完整的封裝。最好的情況便是：備忘錄角色只應(yīng)該暴露操作內(nèi)部存儲(chǔ)屬性的的接口給“備忘發(fā)起角色”。而對(duì)于其他角色則是不可見的。GOF在書中以C++為例進(jìn)行了探討。但是在Java中沒有提供類似于C++中友元的概念。在Java中怎樣才能保持備忘錄角色的封裝呢？
下面對(duì)三種在Java中可保存封裝的方法進(jìn)行探討。
第一種就是采用兩個(gè)不同的接口類來限制訪問權(quán)限。這兩個(gè)接口類中，一個(gè)提供比較完備的操作狀態(tài)的方法，我們稱它為寬接口；而另一個(gè)則可以只是一個(gè)標(biāo)示，我們稱它為窄接口。備忘錄角色要實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)接口類。這樣對(duì)于“備忘發(fā)起角色”采用寬接口進(jìn)行訪問，而對(duì)于其他的角色或者對(duì)象則采用窄接口進(jìn)行訪問。
這種實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，但是需要人為的進(jìn)行規(guī)范約束——而這往往是沒有力度的。
第二種方法便很好的解決了第一種的缺陷：采用內(nèi)部類來控制訪問權(quán)限。將備忘錄角色作為“備忘發(fā)起角色”的一個(gè)私有內(nèi)部類。好處我不詳細(xì)解釋了，看看代碼吧就明白了。下面的代碼是一個(gè)完整的備忘錄模式的教學(xué)程序。它便采用了第二種方法來實(shí)現(xiàn)備忘錄模式。
還有一點(diǎn)值得指出的是，在下面的代碼中，對(duì)于客戶程序來說“備忘錄管理者角色”是不可見的，這樣簡(jiǎn)化了客戶程序使用備忘錄模式的難度。下面采用“備忘發(fā)起角色”來調(diào)用訪問“備忘錄管理者角色”，也可以參考門面模式在客戶程序與備忘錄角色之間添加一個(gè)門面角色。
class Originator{
//這個(gè)是要保存的狀態(tài)
private int state= 90;
//保持一個(gè)“備忘錄管理者角色”的對(duì)象
private Caretaker c = new Caretaker();
//讀取備忘錄角色以恢復(fù)以前的狀態(tài)
public void setMemento(){
Memento memento = (Memento)c.getMemento();
state = memento.getState();
System.out.println("the state is "+state+" now");
}
//創(chuàng)建一個(gè)備忘錄角色，并將當(dāng)前狀態(tài)屬性存入，托給“備忘錄管理者角色”存放。
public void createMemento(){
c.saveMemento(new Memento(state));
}
//this is other business methods...
//they maybe modify the attribute state
public void modifyState4Test(int m){
state = m;
System.out.println("the state is "+state+" now");
}
//作為私有內(nèi)部類的備忘錄角色，它實(shí)現(xiàn)了窄接口，可以看到在第二種方法中寬接口已經(jīng)不再需要
//注意：里面的屬性和方法都是私有的
private class Memento implements MementoIF{
private int state ;
private Memento(int state){
this.state = state ;
}
private int getState(){
return state;
}
}
}
//測(cè)試代碼——客戶程序
public class TestInnerClass{
public static void main(String[] args){
Originator o = new Originator();
o.createMemento();
o.modifyState4Test(80);
o.setMemento();
}
}
//窄接口
interface MementoIF{}
//“備忘錄管理者角色”
class Caretaker{
private MementoIF m ;
public void saveMemento(MementoIF m){
this.m = m;
}
public MementoIF getMemento(){
return m;
}
}
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第三種方式是不太推薦使用的：使用clone方法來簡(jiǎn)化備忘錄模式。由于Java提供了clone機(jī)制，這使得復(fù)制一個(gè)對(duì)象變得輕松起來。使用了clone機(jī)制的備忘錄模式，備忘錄角色基本可以省略了，而且可以很好的保持對(duì)象的封裝。但是在為你的類實(shí)現(xiàn)clone方法時(shí)要慎重啊。
在上面的教學(xué)代碼中，我們簡(jiǎn)單的模擬了備忘錄模式的整個(gè)流程。在實(shí)際應(yīng)用中，我們往往需要保存大量“備忘發(fā)起角色”的歷史狀態(tài)。這時(shí)就要對(duì)我們的“備忘錄管理者角色”進(jìn)行改造，最簡(jiǎn)單的方式就是采用容器來按照順序存放備忘錄角色。這樣就可以很好的實(shí)現(xiàn)undo、redo功能了。
四、適用情況 從上面的討論可以看出，使用了備忘錄模式來實(shí)現(xiàn)保存對(duì)象的歷史狀態(tài)可以有效地保持封裝邊界。使用備忘錄可以避免暴露一些只應(yīng)由“備忘發(fā)起角色”管理卻又必須存儲(chǔ)在“備忘發(fā)起角色”之外的信息。把“備忘發(fā)起角色”內(nèi)部信息對(duì)其他對(duì)象屏蔽起來, 從而保持了封裝邊界。
但是如果備份的“備忘發(fā)起角色”存在大量的信息或者創(chuàng)建、恢復(fù)操作非常頻繁，則可能造成很大的開銷。
GOF在《設(shè)計(jì)模式》中總結(jié)了使用備忘錄模式的前提：
1) 必須保存一個(gè)對(duì)象在某一個(gè)時(shí)刻的(部分)狀態(tài), 這樣以后需要時(shí)它才能恢復(fù)到先前的狀態(tài)。
2) 如果一個(gè)用接口來讓其它對(duì)象直接得到這些狀態(tài)，將會(huì)暴露對(duì)象的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)并破壞對(duì)象的封裝性。
五、總結(jié) 介紹了怎樣來使用備忘錄模式實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)對(duì)象歷史狀態(tài)的功能，并對(duì)基于Java的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了討論。歡迎大家指正。
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