备忘录模式

―假如”协议优缺点：
优点：保证发起人对象永远不会处于无效或不自恰状态。 缺点：1。成功的操作必须执行两次。 2。如果在拷贝和原对象均有共享数据，修改原对象或拷贝对 象都会导致数据被修改。
备忘录模式的变种—自述历史模式
• 自述历史模式： 发起人兼顾负责人角色，自己管理自己的状态， 同时备忘录对象做为发起人类的内部类，各个方法私有，保证了发起 人角色自己可以存取备忘录状态，而外部对象则不可以。
涉及角色：
• 1.Originator(发起人)：负责创建一个备忘录Memento，用以记录当前 时刻自身的内部状态，并可使用备忘录恢复内部状态。Originator可 以根据需要决定Memento存储自己的哪些内部状态。 • 2.Memento(备忘录)：负责存储Originator对象的内部状态，并可以防 止Originator以外的其他对象访问备忘录。备忘录有两个接口： Caretaker只能看到备忘录的窄接口，他只能将备忘录传递给其他对 象。Originator却可看到备忘录的宽接口，允许它访问返回到先前状 态所需要的所有数据。 • 3.Caretaker(管理者):负责备忘录Memento，不能对Memento的内容 进行访问或者操作。
– 理想的情况是只允许生成该备忘录的那个原发器访问备忘录的内部状态。
典型的发起人类代码：
package dp.memento; public class Originator { private String state; public Originator(){} // 创建一个备忘录对象 public Memento createMemento(){ return new Memento(this); } // 根据备忘录对象恢复原发器状态 public void restoreMemento(Memento m){ state = m.state; } public void setState(String state) { this.state=state; } public String getState() { return this.state; } }
典型的备忘录类代码
package dp.memento; class Memento { private String state; public Memento(Originator o){ state = o.state; } public void setState(String state) { this.state=state; } public String getState() { return this.state; } }
典型的管理者类代码
package dp.memento; public class Caretaker { private Memento memento; public Memento getMemento() { return memento; } public void setMemento(Memento memento) { this.memento=memento; } }
模式扩展
– 备忘录的封装性
• 为了确保备忘录的封装性，除了原发器外，其他类是不能也不应该访问备忘 录类的，在实际开发中，发起人与备忘录之间的关系是非常特殊的，它们要 分享信息而不让其他类知道，实现的方法因编程语言的不同而不同。 • C++可以用friend关键字，使发起人类和备忘录类成为友元类，互相之间可以 访问对象的一些私有的属性； • 在Java语言中可以将两个类放在一个包中，使它们之间满足默认的包内可见 性，也可以将备忘录类作为原发器类的内部类，使得只有原发器才可以访问 备忘录中的数据，其他对象都无法使用备忘录中的数据。
备忘录模式的优缺点ห้องสมุดไป่ตู้
– 备忘录模式的缺点
• 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 • 4、资源消耗过大，如果类的成员变量太多，就不可 避免占用大量的内存，而且每保存一次对象的状态 都需要消耗内存资源，如果知道这一点大家就容易 理解为什么一些提供了撤销功能的软件在运行时所 需的内存和硬盘空间比较大了。
备忘录模式与其他模式关系
• Memento模式常常与命令（Command）模式和迭代子（Iterator）模 式一同使用。 1．命令（Command）模式： 命令模式把一个请求或 操作封装到一个对象中。命令模式允许系统使用不同的请求把客户端 参数化，对请求牌堆或记录请求日志，可以提供命令的撤销和恢复功 能。 备忘录模式可以结合命令模式来实作Redo/Undo的功能，将操 作前后的物件状态记录下来，并记录所使用的命令，当要实现 Undo/Redo时，只要取回Memento物件以复原物件状态即可。 命令 模式常常需要维护一个历史清单聚集，并使用迭代子模式便历历史清 单的元素，命令模式需要这一功能来实现命令的撤销和恢复。 2．迭 代子（Iterator）模式： 迭代子模式：又叫游标（cursor）模式。迭 代子模式可以顺利的访问一个聚集中的元素而不必暴露聚集的内部表 象。Java聚集：vector、ArrayList 、HashMap等。 迭代子对象在 迭代过程中会存储迭代的状态，包含游标的位置等，这是备忘录模式 的应用。 当备忘录支持多个检查单时，在各个检查点之间进行遍 历需要使用迭代子模式。
模式应用
(1) 几乎所有的文字或者图像编辑软件都提供了撤销 (Ctrl+Z)的功能，即撤销操作，但是当软件关闭再打开 时不能再进行撤销操作，也就是说不能再回到关闭软 件前的状态，实际上这中间就使用到了备忘录模式， 在编辑文件的同时可以保存一些内部状态，这些状态 在软件关闭时从内存销毁，当然这些状态的保存也不 是无限的，很多软件只提供有限次的撤销操作。 (2) 数据库管理系统DBMS所提供的事务管理应用了备忘 录模式，当数据库某事务中一条数据操作语句执行失 败时，整个事务将进行回滚操作，系统回到事务执行 之前的状态。
模式动机
– 为了使软件的使用更加人性化，对于误操作，我们需要提供一种 类似“后悔药”的机制，让软件系统可以回到误操作前的状态， 因此需要保存用户每一次操作时系统的状态，一旦出现误操作， 可以把存储的历史状态取出即可回到之前的状态。 – 现在大多数软件都有撤销(Undo)的功能，快捷键一般都是Ctrl+Z， 目的就是为了解决这个后悔的问题。 – 我们在很多的时候做错了事情需要弥补过错，我们就会想到如果 有“后悔药”就好了，这时候这个备忘录模式的强大功能就会让 我们 – “呵呵呵”解决了。
备忘录模式的结构图
模式分析
– 为了实现对备忘录对象的封装，需要对备忘录的调用进行控制:
• 对于原发器而言，它可以调用备忘录的所有信息，允许原发器访问返回到先 前状态所需的所有数据； • 对于负责人而言，只负责备忘录的保存并将备忘录传递给其他对象； • 对于其他对象而言，只需要从负责人处取出备忘录对象并将原发器对象的状 态恢复，而无须关心备忘录的保存细节。
备忘录模式的变种—―假如”协议模式
• • • • • • • • • • 1．备忘录模式的操作过程： 第1步：客户端为发起人角色创建一个备忘录对象； 第2步：调用发起人对象的某个操作，此操作可以撤销； 第3步：检查发起人对象所处状态的有效性。检查方式可以是发起人 对象的内部自查，也可以由外部对象进行检查； 第4步：如果需要，将发起人操作撤销，根据备忘录对象记录将发起 人状态恢复过来。 2．―假如‖协议操作过程： 第1步：将发起人做一个拷贝； 第2步：在拷贝上执行每个操作； 第3步：检查这个拷贝的状态是否有效和自恰； 第4步：如果检查结果是无效或不自恰，扔掉这个拷贝并触发异常处 理程序； 相反，则在原对象 执行这个操作。对与撤销一个操作并恢 复操作前状态较为复杂和困难的发起人对象来说，是一个 较为谨慎和 有效的做法。
备忘录模式与多重检查点
• 1.．多重检查点： • 以上白箱实现、黑箱实现部分的示例实现都是只存储一个状态，也 可以叫只有一个检查点，实际软件中可能需要存储多个状态，或者叫 做有多个检查点。备忘录模式可以将发起人对象的状态存储到备忘录 对象里，可以将发起人对象恢复到备忘录对象所存储的某一个检查点 上。 • 2. 多重检查点的优缺点： • 优点：没有独立的负责人角色，每一个发起人兼顾负责人角色，简单 易懂。 • 缺点：如果有独立的负责人角色，如果有多个发起人角色，可以共享 同一个负责人角色，或在多态性前提下使用多个负责人子类型，但自 述历史模式无法做到代码共享。
备忘录模式的宽接口和白箱实现
• 1．白箱实现的概念： 备忘录角色对所有对象都提供一个接口，即宽 接口，备忘录对象的内部所存储的状态就对所有对象公开。这种实现 叫做―白箱实现‖。 ―白箱‖实现将发起人角色的状态存储在一个大家 都看得到的打分，是破坏封装性的。可以通过程序员的自律，一定程 度上保持封装性。 备忘录模式的―白箱‖实现又叫做―白箱‖备忘录模式。 • 2．白箱实现的优缺点： • 优点：简单。 • 缺点：破坏发起人状态的封装。
多备份实现
• 在负责人中定义一个集合对象来存储多个状态，而 且可以方便地返回到某一历史状态。 • 在备份对象时可以做一些记号，这些记号称为检查 点(Check Point)。在使用HashMap等实现时可以使 用Key来设置检查点。
小结
• 备忘录对象通常封装了原发器的部分或所有的状态信息，而且这些状 态不能被其他对象访问，也就是说不能在该对象之外保存其状态，因 为暴露其内部状态将违反封装的原则，可能有损系统的可靠性和可扩 展性。 • 备忘录模式的主要优点在于它提供了一种状态恢复的实现机制，使得 用户可以方便地回到一个特定的历史步骤，还简化了原发器对象，备 忘录只保存原发器的状态，采用堆栈来存储备忘录对象可以实现多次 撤消操作，可以通过在负责人中定义集合对象来存储多个备忘录；备 忘录模式的主要缺点在于资源消耗过大，因为每一个历史状态的保存 都需要一个备忘录对象。 • 备忘录模式适用情况包括：保存一个对象在某一个时刻的状态或部分 状态，这样以后需要时它能够恢复到先前的状态；如果用一个接口来 让其他对象得到这些状态，将会暴露对象的实现细节并破坏对象的封 装性。