一、引子
俗話說：世上難買后悔藥。所以凡事講究個“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》中能時光倒流的“月光寶盒”，那這世上也許會少一些傷感與后悔——當(dāng)然這只能是癡人說夢了。
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，捕獲一個對象的內(nèi)部狀態(tài)，并在該對象之外保存這個狀態(tài)。這樣以后就可將該對象恢復(fù)到原先保存的狀態(tài)。
在講命令模式的時候，我們曾經(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象歷史狀態(tài)的，這對于很好的實(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)保存一個對象在某一時刻的狀態(tài)的功能，還是很簡單的——將對象中要保存的屬性放到一個專門管理備份的對象中，需要的時候則調(diào)用約定好的方法將備份的屬性放回到原來的對象中去。但是你要好好看看為了能讓你的備份對象訪問到原對象中的屬性，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“恢復(fù)對象某時的原有狀態(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“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“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”以外的其他對象訪問備忘錄。備忘錄實(shí)際上有兩個接口，“備忘錄管理者角色”只能看到備忘錄提供的窄接口——對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)建一個備忘錄，用以記錄當(dāng)前時刻它的內(nèi)部狀態(tài)。在需要時使用備忘錄恢復(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)部存儲屬性的的接口給“備忘發(fā)起角色”。而對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不同的接口類來限制訪問權(quán)限。這兩個接口類中，一個提供比較完備的操作狀態(tài)的方法，我們稱它為寬接口；而另一個則可以只是一個標(biāo)示，我們稱它為窄接口。備忘錄角色要實(shí)現(xiàn)這兩個接口類。這樣對于“備忘發(fā)起角色”采用寬接口進(jìn)行訪問，而對于其他的角色或者對象則采用窄接口進(jìn)行訪問。
這種實(shí)現(xiàn)比較簡單，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，對于客戶程序來說“備忘錄管理者角色”是不可見的，這樣簡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門面角色。
class Originator{
//這個是要保存的狀態(tài)
private int state= 90;
//保持一個“備忘錄管理者角色”的對象
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;
}
}
第三種方式是不太推薦使用的：使用clone方法來簡化備忘錄模式。由于Java提供了clone機(jī)制，這使得復(fù)制一個對象變得輕松起來。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象的封裝。但是在為你的類實(shí)現(xiàn)clone方法時要慎重啊。
在上面的教學(xué)代碼中，我們簡單的模擬了備忘錄模式的整個流程。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)。這時就要對我們的“備忘錄管理者角色”進(jìn)行改造，最簡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)部信息對其他對象屏蔽起來, 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)計模式》中總結(jié)了使用備忘錄模式的前提：
1) 必須保存一個對象在某一個時刻的(部分)狀態(tài), 這樣以后需要時它才能恢復(fù)到先前的狀態(tài)。
2) 如果一個用接口來讓其它對象直接得到這些狀態(tài)，將會暴露對象的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)并破壞對象的封裝性。
五、總結(jié) 介紹了怎樣來使用備忘錄模式實(shí)現(xiàn)存儲對象歷史狀態(tài)的功能，并對基于Java的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了討論。歡迎大家指正。
