24.4.1 clone方式的备忘录
大家还记得在第13章中讲的原型模式吗？我们可以通过复制的方式产生一个对象的内部状态，这是一个很好的办法，发起人角色只要实现Cloneable就成，比较简单，我们来看类图，如图24-5所示。
图24-5 Clone方式的备忘录
从类图上看，发起人角色融合了发起人角色和备忘录角色，具有双重功效，如代码清单24-12所示。
代码清单24-12 融合备忘录的发起人角色
public class Originator implements Cloneable{ //内部状态 private String state = /"/";public String getState { return state; } public void setState(String state) { this.state = state; } //创建一个备忘录 public Originator createMemento{ return this.clone; } //恢复一个备忘录 public void restoreMemento(Originator _originator){ this.setState(_originator.getState); } //克隆当前对象 @Override protected Originator clone{ try { return (Originator)super.clone; } catch (CloneNotSupportedException e) { e.printStackTrace; } return null; }} 增加了clone方法，产生了一个备份对象，需要使用的时候再还原，我们再来看管理员角色，如代码清单24-13所示。
代码清单24-13 备忘录管理员角色
public class Caretaker { //发起人对象 private Originator originator; public Originator getOriginator { return originator; } public void setOriginator(Originator originator) { this.originator = originator; }} 没什么太大变化，只是备忘录角色转换成了发起人角色，还是一个简单的JavaBean。我们来想想这种模式是不是还可以简化？要管理员角色干什么？就是为了管理备忘录角色，现在连备忘录角色都被合并了，还留着它干吗？我们想办法把它也精简掉，如代码清单24-14所示。
代码清单24-14 发起人自主备份和恢复
public class Originator implements Cloneable{ private Originator backup; //内部状态 private String state = /"/"; public String getState { return state; } public void setState(String state) { this.state = state; } //创建一个备忘录 public void createMemento{ this.backup = this.clone; } //恢复一个备忘录 public void restoreMemento{ //在进行恢复前应该进行断言，防止空指针 this.setState(this.backup.getState); } //克隆当前对象 @Override protected Originator clone{ try { return (Originator)super.clone; } catch (CloneNotSupportedException e) { e.printStackTrace; } return null; }} 可能你要发问了，这和备忘录模式的定义不相符，它定义是“在该对象之外保存这个状态”，而你却把这个状态保存在了发起人内部。是的，设计模式定义的诞生比Java的出世略早，它没有想到Java程序是这么有活力，有远见，而且在面向对象的设计中，即使把一个类封装在另一个类中也是可以做到的，何况一个小小的对象复制，这是它的设计模式完全没有预见到的，我们把它弥补回来。
再来看看Client是如何调用的，如代码清单24-15所示。
代码清单24-15 场景类
public class Client { public static void main(String args) { //定义发起人 Originator originator = new Originator; //建立初始状态 originator.setState(/"初始状态.../"); System.out.println(/"初始状态是：/"+originator.getState); //建立备份 originator.createMemento; //修改状态 originator.setState(/"修改后的状态.../"); System.out.println(/"修改后状态是：/"+originator.getState); //恢复原有状态 originator.restoreMemento; System.out.println(/"恢复后状态是：/"+originator.getState); }} 运行结果如下所示：
初始状态是：初始状态...
修改后状态是：修改后的状态...
恢复后状态是：初始状态...
运行结果是我们所希望的，程序精简了很多，而且高层模块的依赖也减少了，这正是我们期望的效果。现在我们来考虑一下原型模式深拷贝和浅拷贝的问题，在复杂的场景下它会让你的程序逻辑异常混乱，出现错误也很难跟踪。因此Clone方式的备忘录模式适用于较简单的场景。
注意 使用Clone方式的备忘录模式，可以使用在比较简单的场景或者比较单一的场景中，尽量不要与其他的对象产生严重的耦合关系。
24.4.2 多状态的备忘录模式
读者应该看到我们以上讲解都是单状态的情况，在实际的开发中一个对象不可能只有一个状态，一个JavaBean有多个属性非常常见，这都是它的状态，如果照搬我们以上讲解的备忘录模式，是不是就要写一堆的状态备份、还原语句？这不是一个好办法，这种类似的非智力劳动越多，犯错误的几率越大，那我们有什么办法来处理多个状态的备份问题呢？
下面我们来讲解一个对象全状态备份方案，它有多种处理方式，比如使用Clone的方式就可以解决，使用数据技术也可以解决（DTO回写到临时表中）等，我们要讲的方案就对备忘录模式继续扩展一下，实现一个JavaBean对象的所有状态的备份和还原，如图24-6所示。
图24-6 多状态的备忘录模式
还是比较简单的类图，增加了一个BeanUtils类，其中backupProp是把发起人的所有属性值转换到HashMap中，方便备忘录角色存储；restoreProp方法则是把HashMap中的值返回到发起人角色中。可能各位要说了，为什么要使用HashMap，直接使用Originator对象的拷贝不是一个很好的方法吗？可以这样做，你就破坏了发起人的通用性，你在做恢复动作的时候需要对该对象进行多次赋值操作，也容易产生错误。我们先来看发起人角色，如代码清单24-16所示。
代码清单24-16 发起人角色
public class Originator { //内部状态 private String state1 = /"/"; private String state2 = /"/"; private String state3 = /"/"; public String getState1 { return state1; } public void setState1(String state1) { this.state1 = state1; } public String getState2 { return state2; } public void setState2(String state2) { this.state2 = state2; } public String getState3 { return state3; } public void setState3(String state3) { this.state3 = state3; } //创建一个备忘录 public Memento createMemento{ return new Memento(BeanUtils.backupProp(this)); } //恢复一个备忘录 public void restoreMemento(Memento _memento){ BeanUtils.restoreProp(this, _memento.getStateMap); } //增加一个toString方法 @Override public String toString{ return /"state1=/" +state1+/"nstat2=/"+state2+/"nstate3=/"+state3; }} 覆写toString方法是为了方便打印，可以让展示的结果更清晰。我们再来看BeanUtils工具类，如代码清单24-17所示。
代码清单24-17 BeanUtils工具类
public class BeanUtils { //把bean的所有属性及数值放入到Hashmap中 public static HashMap<String,Object> backupProp(Object bean){ HashMap<String,Object> result = new HashMap<String,Object>; try { //获得Bean描述 BeanInfo beanInfo=Introspector.getBeanInfo(bean.getClass); //获得属性描述 PropertyDescriptor descriptors=beanInfo.getPropertyDescriptors; //遍历所有属性 for(PropertyDescriptor des:descriptors){ //属性名称 String fieldName = des.getName; //读取属性的方法 Method getter = des.getReadMethod; //读取属性值 Object fieldValue=getter.invoke(bean,new Object{}); if(!fieldName.equalsIgnoreCase(/"class/")){ result.put(fieldName, fieldValue); } } } catch (Exception e) { //异常处理 } return result; } //把HashMap的值返回到bean中 public static void restoreProp(Object bean,HashMap<String,Object> propMap){ try { //获得Bean描述 BeanInfo beanInfo = Introspector.getBeanInfo(bean.getClass); //获得属性描述 PropertyDescriptor descriptors = beanInfo.getPropertyDescriptors; //遍历所有属性 for(PropertyDescriptor des:descriptors){ //属性名称 String fieldName = des.getName; //如果有这个属性 if(propMap.containsKey(fieldName)){ //写属性的方法 Method setter = des.getWriteMethod; setter.invoke(bean, new Object{propMap.get(fieldName)}); } } } catch (Exception e) { //异常处理 System.out.println(/"shit/"); e.printStackTrace; } }} 该类大家在项目中会经常用到，可以作为参考使用。类似的功能有很多工具已经提供，比如Spring、Apache工具集commons等，大家也可以直接使用。我们再来看备忘录角色，如代码清单24-18所示。
代码清单24-18 备忘录角色
public class Memento { //接受HashMap作为状态 private HashMap<String,Object> stateMap; //接受一个对象，建立一个备份 public Memento(HashMap<String,Object> map){ this.stateMap = map; } public HashMap<String,Object> getStateMap { return stateMap; } public void setStateMap(HashMap<String,Object> stateMap) { this.stateMap = stateMap; }} 我们再编写一个场景类，看看我们的成果是否正确，如代码清单24-19所示。
代码清单24-19 场景类
public class Client { public static void main(String args) { //定义出发起人 Originator ori = new Originator; //定义出备忘录管理员 Caretaker caretaker = new Caretaker; //初始化 ori.setState1(/"中国/"); ori.setState2(/"强盛/"); ori.setState3(/"繁荣/"); System.out.println(/"===初始化状态===n/"+ori); //创建一个备忘录 caretaker.setMemento(ori.createMemento); //修改状态值 ori.setState1(/"软件/"); ori.setState2(/"架构/"); ori.setState3(/"优秀/"); System.out.println(/"n===修改后状态===n/"+ori); //恢复一个备忘录 ori.restoreMemento(caretaker.getMemento); System.out.println(/"n===恢复后状态===n/"+ori); }} 运行结果如下所示：
===初始化状态===
state1=中国
stat2=强盛
state3=繁荣
===修改后状态===
state1=软件
stat2=架构
state3=优秀
===恢复后状态===
state1=中国
stat2=强盛
state3=繁荣
通过这种方式的改造，不管有多少状态都没有问题，直接把原有的对象所有属性都备份了一遍，想恢复当时的点数据？那太容易了！
注意 如果要设计一个在运行期决定备份状态的框架，则建议采用AOP框架来实现，避免采用动态代理无谓地增加程序逻辑复杂性。
24.4.3 多备份的备忘录
不知道你有没有做过系统级别的维护？比如Backup Administrator（备份管理员），每天负责查看系统的备份情况，所有的备份都是由自动化脚本产生的。有一天，突然有一个重要的系统说我数据库有点问题，请把上一个月末的数据拉出来恢复，那怎么办？对备份管理员来说，这很好办，直接根据时间戳找到这个备份，还原回去就成了，但是对于我们刚刚学习的备忘录模式却行不通，为什么呢？它对于一个确定的发起人，永远只有一份备份，在这种情况下，单一的备份就不能满足要求了，我们需要设计一套多备份的架构。
我们先来说一个名词，检查点（Check Point），也就是你在备份的时候做的戳记，系统级的备份一般是时间戳，那我们程序的检查点该怎么设计呢？一般是一个有意义的字符串。
我们只要把通用代码中的Caretaker管理员稍做修改就可以了，如代码清单24-20所示。
代码清单24-20 备忘录管理员
public class Caretaker { //容纳备忘录的容器 private HashMap<String,Memento> memMap = new HashMap<String,Memento>; public Memento getMemento(String idx) { return memMap.get(idx); } public void setMemento(String idx,Memento memento) { this.memMap.put(idx, memento); }} 把容纳备忘录的容器修改为Map类型就可以了，场景类也稍做改动，如代码清单24-21所示。
代码清单24-21 场景类
public class Client { public static void main(String args) { //定义出发起人 Originator originator = new Originator; //定义出备忘录管理员 Caretaker caretaker = new Caretaker; //创建两个备忘录 caretaker.setMemento(/"001/",originator.createMemento); caretaker.setMemento(/"002/",originator.createMemento); //恢复一个指定标记的备忘录 originator.restoreMemento(caretaker.getMemento(/"001/")); }} 注意 内存溢出问题，该备份一旦产生就装入内存，没有任何销毁的意向，这是非常危险的。因此，在系统设计时，要严格限定备忘录的创建，建议增加Map的上限，否则系统很容易产生内存溢出情况。
24.4.4 封装得更好一点
在系统管理上，一个备份的数据是完全、绝对不能修改的，它保证数据的洁净，避免数据污染而使备份失去意义。在我们的设计领域中，也存在着同样的问题，备份是不能被篡改的，也就是说需要缩小备份出的备忘录的阅读权限，保证只能是发起人可读就成了，那怎么才能做到这一点呢？使用内置类，如图24-7所示。
图24-7 使用内置类的备忘录模式
这也是比较简单的，建立一个空接口IMemento——什么方法属性都没有的接口，然后在发起人Originator类中建立一个内置类（也叫做类中类）Memento实现IMemento接口，同时也实现自己的业务逻辑，如代码清单24-22所示。
代码清单24-22 发起人角色
public class Originator { //内部状态 private String state = /"/"; public String getState { return state; } public void setState(String state) { this.state = state; } //创建一个备忘录 public IMemento createMemento{ return new Memento(this.state); } //恢复一个备忘录 public void restoreMemento(IMemento _memento){ this.setState(((Memento)_memento).getState); } //内置类 private class Memento implements IMemento{ //发起人的内部状态 private String state = /"/"; //构造函数传递参数 private Memento(String _state){ this.state = _state; } private String getState { return state; } private void setState(String state) { this.state = state; } }} 内置类Memento全部是private的访问权限，也就是说除了发起人外，别人休想访问到，那如果要产生关联关系又应如何处理呢？通过接口！别忘记了我们还有一个空接口是公共的访问权限，如代码清单24-23所示。
代码清单24-23 备忘录的空接口
public interface IMemento {} 我们再来看管理者，如代码清单24-24所示。
代码清单24-24 备忘录管理者
public class Caretaker { //备忘录对象 private IMemento memento; public IMemento getMemento { return memento; } public void setMemento(IMemento memento) { this.memento = memento; }} 全部通过接口访问，这当然没有问题，如果你想访问它的属性那是肯定不行的。但是安全是相对的，没有绝对的安全，可以使用refelect反射修改Memento的数据。
在这里我们使用了一个新的设计方法：双接口设计，我们的一个类可以实现多个接口，在系统设计时，如果考虑对象的安全问题，则可以提供两个接口，一个是业务的正常接口，实现必要的业务逻辑，叫做宽接口；另外一个接口是一个空接口，什么方法都没有，其目的是提供给子系统外的模块访问，比如容器对象，这个叫做窄接口，由于窄接口中没有提供任何操纵数据的方法，因此相对来说比较安全。