我所知道设计模式之备忘录模式

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前言介绍


接下里介绍的是Java 的设计模式之一:备忘录模式

我们还是以一个问题进行展开,引入备忘录模式

当前有一个游戏程序,玩家操控游戏角色,角色有攻击力和防御力,在大战 Boss 前需要保存自身的状态(攻击力和防御力),当大战 Boss 后可能会造成攻击力和防御力下降,这时需要恢复战前的状态

那么你会怎么解决这个问题?

一、传统方式解决问题

图片.png

一个角色对应一个类的类,若游戏角色过多,则会有很多的类造成不利于开销与管理

传统的方式的问题分析

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

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

我们推荐使用:备忘录模式解决这个问题

二、什么是备忘录模式


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

这样以后就可将该对象恢复到原先保存的状态

现实生活中的备忘录是用来记录某些要去做的事情,或者是记录已经达成的共同意见的事情,以防忘记了

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

备忘录原理类图

图片.png

originator :对象(需要保存状态的对象)
Memento :备忘录对象,负责保存好记录,即 Originator 内部状态
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

说明:如果希望保存多个 originator 对象的不同时间的状态,也可以,只需要要 HashMap <String, 集合>

三、使用备忘录解决问题

图片.png

根据思路,我们先开始创建与原始对象游戏角色的备忘录

//备忘录Memento
class Memento {

    //攻击力
    private int vit;
    //防御力
    private int def;

    public Memento(int vit, int def) {
        super();
        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; }
}

接着创建原始对象游戏角色,攻击力、防御力

class GameRole {

    //攻击力
    private int vit;
    //防御力
    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;}
}

接下来创建管理多个备忘录的守护者类

//守护者对象, 保存游戏角色的状态
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> mementos;
    //对多个游戏角色保存多个状态
    private HashMap<String, ArrayList<Memento>> rolesMementos;

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

接下来使用demo,体会备忘录模式是怎么解决这个问题的吧

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();

    //创建备忘录把当前状态保存 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站前");
    gameRole.recoverGameRoleFromMemento(caretaker.getMemento());
    System.out.println("恢复后的状态");
    gameRole.display();
}

运行结果如下:
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站前
恢复后的状态
游戏角色当前的攻击力:100  防御力: 100

若多个游戏角色,可以采用集合去存储管理,对应搞得每个角色的状态也可以使用K:V键值对的方式存储不同时期备忘录

备忘录模式的注意事项和细节


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

实现了信息的封装,使得用户不需要关心状态的保存细节

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

适用的应用场景:1、后悔药。 2、打游戏时的存档。 3、Windows 里的 ctri + z。 4、IE 中的后退。 4、数据库的事务管理

为了节约内存,备忘录模式可以和原型模式配合使用

参考资料


尚硅谷:设计模式(韩顺平老师):备忘录模式

Refactoring.Guru:《深入设计模式》

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