Android编程中，如何深入理解并应用备忘录模式？

Android编程设计模式之备忘录模式详解

一、引言

在软件开发中，设计模式是解决特定问题的通用解决方案，备忘录模式（Memento Pattern）是一种行为型设计模式，它用于保存和恢复对象的内部状态，而不会暴露其实现细节，这种模式在需要撤销操作、保存进度或恢复状态的场景中非常有用。

二、定义与结构

1、定义： 备忘录模式允许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。

2、角色：

Originator（发起人）： 负责创建备忘录，记录、恢复自身的内部状态。

Memento（备忘录）： 存储Originator的内部状态。

Caretaker（看护人）： 负责存储和管理备忘录，但不能对备忘录的内容进行操作和访问。

三、使用场景

备忘录模式适用于以下情况：

需要保存一个对象在某一时刻的状态，如游戏存档功能。

不希望直接暴露对象的内部实现细节。

需要提供撤销操作或历史记录功能，如文本编辑器的撤销功能。

四、UML类图

+-------------------+     +-------------+     +----------------+
|    Originator     |<>->|    Memento  |<--->| Caretaker     |
+-------------------+     +-------------+     +----------------+
| state           |             | state          |              |
| + setState(state) |             | + getState()      |              |
| + createMemento()  |             |                  | mementos    |
| + restoreMemento() |             |                  | + addMemento() |
|                    |             |                  | + getMemento() |
+---------------------+             +------------------+              +

五、简单示例

以游戏中的存档功能为例，我们可以使用备忘录模式来实现游戏进度的保存和恢复，以下是一个简单的Java代码示例：

// Originator: CallOfDuty游戏类
public class CallOfDuty {
    private int mCheckpoint = 1;
    private int mLiftValue = 100;
    private String mWeapon = "沙漠之鹰";
    public void play() {
        System.out.println("打游戏：" + String.format("第%d关", mCheckpoint) + "奋战杀敌中");
        mLiftValue -= 10;
        System.out.println("进度升级了");
        mCheckpoint++;
        System.out.println("到达" + String.format("第%d关", mCheckpoint));
    }
    public void quit() {
        System.out.println("退出前的游戏属性：" + this);
    }
    public Memento createMemento() {
        Memento memento = new Memento();
        memento.mCheckpoint = mCheckpoint;
        memento.mLiftValue = mLiftValue;
        memento.mWeapon = mWeapon;
        return memento;
    }
    public void restore(Memento memento) {
        this.mCheckpoint = memento.mCheckpoint;
        this.mLiftValue = memento.mLiftValue;
        this.mWeapon = memento.mWeapon;
        System.out.println("恢复后的游戏属性：" + this);
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "CallOfDuty [mCheckpoint=" + mCheckpoint + ", mLiftValue=" + mLiftValue + ", mWeapon=" + mWeapon + "]";
    }
}
// Memento: 备忘录类
public class Memento {
    public int mCheckpoint;
    public int mLiftValue;
    public String mWeapon;
    @Override
    public String toString() {
        return "Memento [mCheckpoint=" + mCheckpoint + ", mLiftValue=" + mLiftValue + ", mWeapon=" + mWeapon + "]";
    }
}
// Caretaker: 看护人类
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Caretaker {
    private List<Memento> mementos = new ArrayList<>();
    public void addMemento(Memento memento) {
        mementos.add(memento);
    }
    public Memento getMemento(int index) {
        return mementos.get(index);
    }
}

在这个示例中，CallOfDuty 类代表游戏对象，Memento 类用于存储游戏的状态，Caretaker 类负责管理这些备忘录，通过createMemento 方法可以创建游戏的当前状态，并保存到Caretaker 中；通过restore 方法可以从Caretaker 中恢复之前的状态。

六、Android中的应用场景

在Android开发中，备忘录模式常用于保存和恢复Activity的状态，当用户旋转屏幕或离开应用时，系统可能会销毁当前的Activity，并在重新创建时恢复其状态，这可以通过重写onSaveInstanceState 和onRestoreInstanceState 方法来实现，它们本质上就是备忘录模式的应用。

七、归纳

备忘录模式是一种强大的设计模式，它提供了一种优雅的方式来保存和恢复对象的内部状态，而不暴露其实现细节，在Android开发中，备忘录模式可以帮助开发者更好地管理Activity的状态，提高应用的稳定性和用户体验，通过理解和应用备忘录模式，开发者可以更有效地处理复杂的状态管理问题，并提供灵活的回滚或恢复选项。

八、相关问题与解答

Q1: 为什么在备忘录模式中使用深拷贝而不是浅拷贝？

A1: 在备忘录模式中使用深拷贝而不是浅拷贝是为了确保原始对象的状态完全独立于备忘录对象，深拷贝会复制对象的所有层次结构，包括嵌套的对象，从而避免原始对象和备忘录对象之间的相互影响，这样可以保证在恢复状态时，不会因为外部修改而影响到原始对象的状态。

Q2: 如何在Android中实现自定义的序列化机制来支持备忘录模式？

A2: 在Android中实现自定义的序列化机制，可以通过实现Serializable 接口来支持备忘录模式，确保要序列化的类实现了Serializable 接口，在onSaveInstanceState 方法中，将需要保存的状态写入Bundle 对象，在onRestoreInstanceState 方法中，从Bundle 对象中读取状态并恢复，这样可以实现自定义的序列化机制，支持状态的保存和恢复。

小伙伴们，上文介绍了“Android编程设计模式之备忘录模式详解”的内容，你了解清楚吗？希望对你有所帮助，任何问题可以给我留言，让我们下期再见吧。