Java進階篇設計模式之十二 ---- 備忘錄模式和狀態模式

時間 2019-11-10

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前言

在上一篇中咱們學習了行爲型模式的策略模式(Strategy Pattern)和模板模式（Template Pattern）。本篇則來學習下行爲型模式的兩個模式，備忘錄模式(Memento Pattern)和狀態模式（Memento Pattern）。html

備忘錄模式

簡介java

備忘錄模式(Memento Pattern)用於保存一個對象的某個狀態，以便在適當的時候恢復對象，該模式屬於行爲型模式。
其主要目的是在不破壞封裝性的前提下，捕獲一個對象的內部狀態，並在該對象以外保存這個狀態。git

備忘錄模式，其主要的的思想就是備份。例如，txt、word等文檔的保存，遊戲的存檔，操做系統的備份，也包括咱們常常用的快捷鍵Ctrl+Z等等。除了以上的這些應用，咱們在編程中接觸最多的估計就是數據庫的事物了，它提供了一種恢復機制，可在出現異常的時候進行還原。github

備忘錄模式主要由這三個角色組成，備忘錄角色(Memento)、發起人角色(Originator)和負責人(Caretaker)角色。數據庫

備忘錄(Memento)：主要的功能是包含要被恢復的對象的狀態。
發起人(Originator)：在建立的時候，會在備忘錄對象中存儲狀態。
負責人(Caretaker)：主要是負責從備忘錄對象中恢復對象的狀態。

示例圖以下:
編程

咱們這裏依舊用一個示例來進行說明吧。
咱們在玩遊戲有的時候，會常常用到一個遊戲功能，那就是存檔。主要是爲了保存遊戲進度，防止信息丟失，而且也能夠經過進行讀檔恢復保存的信息。好比xuwujing在玩一個遊戲的時候，建立好角色以後進行打怪練級，而後挑戰BOSS，不過擔憂挑戰失敗，因而便在挑戰前進行存檔，存檔成功以後，再來進行挑戰BOSS。
那麼咱們能夠根據這個場景來使用備忘錄模式來進行開發。網絡

首先定義一個Memento，也就是遊戲存檔的信息，主要存儲遊戲人物等級和生命值。ide

class SaveMsg{
   private  int level;
   private int life;
       
   public SaveMsg( int level, int life) {
       super();
       this.level = level;
       this.life = life;
   }
   public int getLevel() {
       return level;
   }
   public void setLevel(int level) {
       this.level = level;
   }
   public int getLife() {
       return life;
   }
   public void setLife(int life) {
       this.life = life;
   }
}

而後再定義一個Originator，這裏就是玩家了，除了等級和生命值信息外，玩家還能夠進行存檔、讀檔，以及進行一些活動，打怪練級和挑戰BOSS。學習

那麼代碼以下:測試

class Player {
   //等級
   private  int level;
   //生命值
   private int life;

   public Player( int level, int life) {
       super();
       this.level = level;
       this.life = life;
   }
   //保存信息
   public SaveMsg saveStateToMemento() {
       return new SaveMsg(level,life);
   }
   
   //恢復信息
   public void getStateFromMemento(SaveMsg sm) {
       this.level = sm.getLevel();
       this.life = sm.getLife();
   }
   
   //獲取當前狀態
   public void getStatus() {
       System.out.println("玩家xuwujing當前信息:");
       System.out.println("人物等級:"+level+",人物生命:"+life);
   }
   
   //練級
   public void leveling() {
       this.level = this.level+1;
       this.life = this.life+10;
       System.out.println("恭喜玩家xuwujing升級!等級提高了1,生命提高了10！");
   }
   
   //挑戰BOSS
   public boolean challengeBOSS() {
       //設置條件
       return this.level>2&&this.life>100;
   }
}

最後在定義一個Caretaker，做爲遊戲存檔頁，用於保存存檔信息。
代碼以下:

class GameSavePage{
    private SaveMsg sm;

    public SaveMsg getSm() {
        return sm;
    }
    public void setSm(SaveMsg sm) {
        this.sm = sm;
    }
    
}

編寫好以後，那麼咱們來進行測試。

相應的測試代碼以下:

public static void main(String[] args) {
        int level = 1;
        int life = 100;
        //建立一個玩家
        Player player =new Player(level, life);
        System.out.println("玩家xuwujing進入遊戲!");
        //狀態
        player.getStatus();
        //進行練級
        player.leveling();
        GameSavePage savePage =new GameSavePage();
        //狀態
        player.getStatus();
        System.out.println("玩家xuwujing正在存檔...");
        //第一次存檔
        savePage.setSm(player.saveStateToMemento());
        System.out.println("玩家xuwujing存檔成功!");
        System.out.println("玩家xuwujing挑戰新手村的BOSS!");
         boolean flag=player.challengeBOSS();
        if(flag) {
            System.out.println("玩家xuwujing挑戰BOSS成功!");
            return;
        }
        System.out.println("玩家xuwujing挑戰BOSS失敗!遊戲結束！開始讀取存檔...");
        savePage.getSm();
        System.out.println("玩家xuwujing讀取存檔成功!");
        //進行練級
        player.leveling();
        //狀態
        player.getStatus();
        System.out.println("玩家xuwujing挑戰新手村的BOSS!");
        flag=player.challengeBOSS();
        if(flag) {
            System.out.println("玩家xuwujing挑戰BOSS成功!");
            return;
        }
}

輸出結果:

玩家xuwujing進入遊戲!
        玩家xuwujing當前信息:
        人物等級:1,人物生命:100
        恭喜玩家xuwujing升級!等級提高了1,生命提高了10！
        玩家xuwujing當前信息:
        人物等級:2,人物生命:110
        玩家xuwujing正在存檔...
        玩家xuwujing存檔成功!
        玩家xuwujing挑戰新手村的BOSS!
        玩家xuwujing挑戰BOSS失敗!遊戲結束！開始讀取存檔...
        玩家xuwujing讀取存檔成功!
        恭喜玩家xuwujing升級!等級提高了1,生命提高了10！
        玩家xuwujing當前信息:
        人物等級:3,人物生命:120
        玩家xuwujing挑戰新手村的BOSS!
        玩家xuwujing挑戰BOSS成功!

備忘錄模式優勢

給用戶提供了一種能夠恢復狀態的機制，可使用戶可以比較方便地回到某個歷史的狀態；
實現了信息的封裝，使得用戶不須要關心狀態的保存細節；

備忘錄模式缺點

很是的消耗資源；
客戶端必須知道全部的策略類才能進行調用；

使用場景：

須要保存/恢復數據的相關狀態場景；

狀態模式

簡介

狀態模式（State Pattern）屬於行爲型模式，其狀態的對象和一個行爲隨着狀態對象改變而改變。
其主要目的解決的是當控制一個對象狀態轉換的條件表達式過於複雜是的狀況。把狀態的判斷邏輯轉移到表示不一樣狀態一系列類中，能夠把複雜的判斷簡單化。

狀態模式，其主要的的思想就是提供一種狀態，提供給客戶端進行調用。狀態可謂無處不在，不管是電腦、手機等電子產品的開機和關機的狀態，仍是常常用到的網絡在線和離線狀態，即便是在咱們編程中Tcp也有建立、監聽、關閉狀態。

狀態模式主要由環境角色（Context）、抽象狀態（State）和具體狀態（Concrete State）組成。

環境角色（Context）: 它定義了客戶程序須要的接口並維護一個具體狀態角色的實例，將與狀態相關的操做委託給當前的具體狀態對象來處理。
抽象狀態角色(State): 定義一個接口以封裝使用上下文環境的的一個特定狀態相關的行爲。
具體狀態角色（Concrete State）:實現抽象狀態定義的接口。

示例圖以下:

這裏爲了方便理解，咱們依舊使用一個簡單的示例來加以說明。
咱們在使用耳機聽音樂的時候，通常會有兩個狀態，播放和暫停，按一下是從暫停到播放，再按一下就是從播放到暫停。那麼咱們能夠根據這個場景來使用狀態模式進行開發！

首先依舊定義一個抽象狀態角色，用於表示音樂的狀態，並指定該類的行爲，也就是方法，這個抽象類的代碼以下:

interface MusicState{
   void press();
}

定義好該抽象類以後，咱們再來定義具體狀態角色類。這裏定義兩個狀態，一個是播放狀態，一個是暫停狀態，代碼以下:

class PlayState implements MusicState{

   @Override
   public void press() {
       System.out.println("播放音樂!");
   }
}

class PauseState implements MusicState{

   @Override
   public void press() {
       System.out.println("暫停音樂!");
   }
}

而後在來定義一個環境角色，用於對客戶端提供一個接口，並對狀態進行處理。代碼以下:

class Headset{
   private MusicState state;
   private int i;
   public Headset(MusicState state){
       this.state=state;
   }
   public void press() {
       if((i&1)==0) {
           this.state=new PlayState();
       }else {
           this.state=new PauseState();
       }
       this.state.press();
       i++;
   }
   public MusicState getState() {
       return state;
   }
   public void setState(MusicState state) {
       this.state = state;
   }
   
}

最後再來進行測試，測試代碼以下:

public static void main(String[] args) {
       Headset hs = new Headset(new PlayState());
       //第一次播放音樂
       hs.press();
       //第二次暫停音樂
       hs.press();
       //第三次播放音樂
       hs.press();

}

輸出結果:

播放音樂!
    暫停音樂!
    播放音樂!

狀態模式優勢：

擴展性好，將和狀態有關的行爲放到一塊兒，增長新的的狀態，只須要改變對象狀態便可改變對象的行爲便可；
複用性好，讓多個環境對象共享一個狀態對象，從而減小系統中對象的個數；

狀態模式缺點：

使用狀態模式會增長系統類和對象的個數，而且該模式的結構與實現都較爲複雜，若是使用不當將致使程序結構和代碼的混亂；
狀態模式對"開閉原則"的支持並不太好，對於能夠切換狀態的狀態模式，增長新的狀態類須要修改那些負責狀態轉換的源代碼，不然沒法切換到新增狀態，並且修改某個狀態類的行爲也需修改對應類的源代碼。

使用場景：