备忘录模式（Memento）

每个人都有犯错误的时候，都希望有种“后悔药”能弥补自己的过失，让自己重新开始，但现实是残酷的。在计算机应用中，客户同样会常常犯错误，能否提供“后悔药”给他们呢？当然是可以的，而且是有必要的。这个功能由“备忘录模式”来实现。

其实很多应用软件都提供了这项功能，如 Word、记事本、Photoshop、Eclipse 等软件在编辑时按 Ctrl+Z 组合键时能撤销当前操作，使文档恢复到之前的状态；还有在 IE 中的后退键、数据库事务管理中的回滚操作、玩游戏时的中间结果存档功能、数据库与操作系统的备份操作、棋类游戏中的悔棋功能等都属于这类。

备忘录模式能记录一个对象的内部状态，当用户后悔时能撤销当前操作，使数据恢复到它原先的状态。

模式的定义与特点

• 备忘录（Memento）模式的定义：
  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，以便以后当需要时能将该对象恢复到原先保存的状态。该模式又叫快照模式。
• 备忘录模式（Memento）模式的优点：

1. 提供了一种可以恢复状态的机制。当用户需要时能够比较方便地将数据恢复到某个历史的状态。
2. 实现了内部状态的封装。除了创建它的发起人之外，其他对象都不能够访问这些状态信息。
3. 简化了发起人类。发起人不需要管理和保存其内部状态的各个备份，所有状态信息都保存在备忘录中，并由管理者进行管理，这符合单一职责原则。

• 备忘录模式（Memento）模式的缺点：
  资源消耗大。如果要保存的内部状态信息过多或者特别频繁，将会占用比较大的内存资源。

模式的结构与实现

备忘录模式的核心是设计备忘录类以及用于管理备忘录的管理者类，现在我们来学习其结构与实现。

1. 模式的结构

备忘录模式的主要角色如下。

1. 发起人（Originator）角色： 记录当前时刻的内部状态信息，提供创建备忘录和恢复备忘录数据的功能，实现其他业务功能，它可以访问备忘录里的所有信息。
2. 备忘录（Memento）角色： 负责存储发起人的内部状态，在需要的时候提供这些内部状态给发起人。
3. 管理者（Caretaker）角色： 对备忘录进行管理，提供保存与获取备忘录的功能，但其不能对备忘录的内容进行访问与修改。

备忘录模式的结构图如图 1 所示。

2. 模式的实现

备忘录模式的实现代码如下：

package memento;
public class MementoPattern
{public static void main(String[] args){Originator or=new Originator();Caretaker cr=new Caretaker();       or.setState("S0"); System.out.println("初始状态:"+or.getState());           cr.setMemento(or.createMemento()); //保存状态      or.setState("S1"); System.out.println("新的状态:"+or.getState());        or.restoreMemento(cr.getMemento()); //恢复状态System.out.println("恢复状态:"+or.getState());}
}
//备忘录
class Memento
{ private String state; public Memento(String state){ this.state=state; }     public void setState(String state){ this.state=state; }public String getState(){ return state; }
}
//发起人
class Originator
{ private String state;     public void setState(String state){ this.state=state; }public String getState(){ return state; }public Memento createMemento(){ return new Memento(state); } public void restoreMemento(Memento m){ this.setState(m.getState()); } 
}
//管理者
class Caretaker
{ private Memento memento;       public void setMemento(Memento m){ memento=m; }public Memento getMemento(){ return memento; }
}

程序运行的结果如下：

初始状态:S0
新的状态:S1
恢复状态:S0

模式的实例

【例】利用备忘录模式设计相亲游戏。

分析：假如有西施、王昭君、貂蝉、杨玉环四大美女同你相亲，你可以选择其中一位作为你的爱人；当然，如果你对前面的选择不满意，还可以重新选择，但希望你不要太花心；这个游戏提供后悔功能，用“备忘录模式”设计比较合适.。

首先，先设计一个美女（Girl）类，它是备忘录角色，提供了获取和存储美女信息的功能；然后，设计一个相亲者（You）类，它是发起人角色，它记录当 前时刻的内部状态信息（临时妻子的姓名），并提供创建备忘录和恢复备忘录数据的功能；最后，定义一个美女栈（GirlStack）类，它是管理者角色，负责对备忘录进行管理，用于保存相亲者（You）前面选过的美女信息，不过最多只能保存 4 个，提供后悔功能。

客户类设计成窗体程序，它包含美女栈（GirlStack）对象和相亲者（You）对象，它实现了 ActionListener 接口的事件处理方法 actionPerformed(ActionEvent e)，并将 4 大美女图像和相亲者（You）选择的美女图像在窗体中显示出来。图 2 所示是其结构图。

程序代码如下：

package memento;
import java.awt.GridLayout;
import java.awt.event.*;
import javax.swing.*;
public class DatingGame
{public static void main(String[] args){new DatingGameWin();}
}
//客户窗体类
class DatingGameWin extends JFrame implements ActionListener
{private static final long serialVersionUID=1L;   JPanel CenterJP,EastJP;JRadioButton girl1,girl2,girl3,girl4;JButton button1,button2;String FileName;JLabel g;You you;GirlStack girls;DatingGameWin(){super("利用备忘录模式设计相亲游戏");you=new You();girls=new GirlStack();       this.setBounds(0,0,900,380);            this.setResizable(false);FileName="src/memento/Photo/四大美女.jpg";   g=new JLabel(new ImageIcon(FileName),JLabel.CENTER);CenterJP=new JPanel();CenterJP.setLayout(new GridLayout(1,4));CenterJP.setBorder(BorderFactory.createTitledBorder("四大美女如下："));CenterJP.add(g);   this.add("Center",CenterJP);EastJP=new JPanel();EastJP.setLayout(new GridLayout(1,1));EastJP.setBorder(BorderFactory.createTitledBorder("您选择的爱人是："));this.add("East",EastJP);JPanel SouthJP=new JPanel();      JLabel info=new JLabel("四大美女有“沉鱼落雁之容、闭月羞花之貌”，您选择谁？");girl1=new JRadioButton("西施",true);girl2=new JRadioButton("貂蝉");girl3=new JRadioButton("王昭君");       girl4=new JRadioButton("杨玉环");button1=new JButton("确定");button2=new JButton("返回");ButtonGroup group=new ButtonGroup();group.add(girl1);group.add(girl2);group.add(girl3);group.add(girl4);SouthJP.add(info);SouthJP.add(girl1);SouthJP.add(girl2);SouthJP.add(girl3);SouthJP.add(girl4);SouthJP.add(button1);SouthJP.add(button2);button1.addActionListener(this);button2.addActionListener(this);this.add("South",SouthJP);        showPicture("空白");you.setWife("空白");girls.push(you.createMemento());    //保存状态}//显示图片void showPicture(String name){EastJP.removeAll(); //清除面板内容EastJP.repaint(); //刷新屏幕you.setWife(name);        FileName="src/memento/Photo/"+name+".jpg";               g=new JLabel(new ImageIcon(FileName),JLabel.CENTER);                   EastJP.add(g);this.setVisible(true);this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);            }@Overridepublic void actionPerformed(ActionEvent e){boolean ok=false;if(e.getSource()==button1){ok=girls.push(you.createMemento());    //保存状态  if(ok && girl1.isSelected()){showPicture("西施");}else if(ok && girl2.isSelected()){showPicture("貂蝉");}else if(ok && girl3.isSelected()){showPicture("王昭君");}else if(ok && girl4.isSelected()){showPicture("杨玉环");}               }else if(e.getSource()==button2){you.restoreMemento(girls.pop()); //恢复状态showPicture(you.getWife());}}
}
//备忘录：美女
class Girl
{ private String name;public Girl(String name){ this.name=name; }     public void setName(String name){ this.name=name; }public String getName(){ return name; }
}
//发起人：您
class You
{ private String wifeName;    //妻子public void setWife(String name){ wifeName=name; }public String getWife(){ return wifeName; }public Girl createMemento(){ return new Girl(wifeName); }public void restoreMemento(Girl p){ setWife(p.getName());} 
}
//管理者：美女栈
class GirlStack
{ private Girl girl[];private int top;GirlStack(){girl=new Girl[5];top=-1;}public boolean push(Girl p){if(top>=4){System.out.println("你太花心了，变来变去的！");return false;}else{girl[++top]=p;return true;}}public Girl pop(){if(top<=0){System.out.println("美女栈空了！");return girl[0];}else return girl[top--]; }
}

程序运行结果如图 3 所示。

模式的应用场景

• 需要保存与恢复数据的场景，如玩游戏时的中间结果的存档功能。
• 需要提供一个可回滚操作的场景，如 Word、记事本、Photoshop，Eclipse 等软件在编辑时按 Ctrl+Z 组合键，还有数据库中事务操作。

模式的扩展

在前面介绍的备忘录模式中，有单状态备份的例子，也有多状态备份的例子。下面介绍备忘录模式如何同原型模式混合使用。在备忘录模式中，通过定义“备忘录”来备份“发起人”的信息，而原型模式的 clone() 方法具有自备份功能，所以，如果让发起人实现 Cloneable 接口就有备份自己的功能，这时可以删除备忘录类，其结构图如图 4 所示。

实现代码如下：

package memento;
public class PrototypeMemento
{public static void main(String[] args){OriginatorPrototype or=new OriginatorPrototype();PrototypeCaretaker cr=new PrototypeCaretaker();       or.setState("S0"); System.out.println("初始状态:"+or.getState());           cr.setMemento(or.createMemento()); //保存状态      or.setState("S1"); System.out.println("新的状态:"+or.getState());        or.restoreMemento(cr.getMemento()); //恢复状态System.out.println("恢复状态:"+or.getState());}
}
//发起人原型
class OriginatorPrototype  implements Cloneable
{ private String state;     public void setState(String state){ this.state=state; }public String getState(){ return state; }public OriginatorPrototype createMemento(){ return this.clone(); } public void restoreMemento(OriginatorPrototype opt){ this.setState(opt.getState()); }public OriginatorPrototype clone(){try{return (OriginatorPrototype) super.clone();}catch(CloneNotSupportedException e){e.printStackTrace();}return null;}
}
//原型管理者
class PrototypeCaretaker
{ private OriginatorPrototype opt;       public void setMemento(OriginatorPrototype opt){ this.opt=opt; }public OriginatorPrototype getMemento(){ return opt; }
}

程序的运行结果如下：

初始状态:S0
新的状态:S1
恢复状态:S0

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