行为型设计模式之状态模式、观察者模式和备忘录模式

状态模式（State Pattern）

定义：Allow an object to alter its behavior when its internal state changes.The object will appear to change its class.（当一个对象内在状态改变时允许其改变行为，这个对象看起来像改变了其类。）
状态模式类图：

• State——抽象状态角色

接口或抽象类，负责对象状态定义，并且封装环境角色以实现状态切换。

• ConcreteState——具体状态角色

每一个具体状态必须完成两个职责：本状态的行为管理以及趋向状态处理，通俗地说，就是本状态下要做的事情，以及本状态如何过渡到其他状态。

• Context——环境角色

定义客户端需要的接口，并且负责具体状态的切换。
使用场景：

• 行为随状态改变而改变的场景

这也是状态模式的根本出发点，例如权限设计，人员的状态不同即使执行相同的行为结果也会不同，在这种情况下需要考虑使用状态模式。

• 条件、分支判断语句的替代者

💡注意：
状态模式适用于当某个对象在它的状态发生改变时，它的行为也随着发生比较大的变化，也就是说在行为受状态约束的情况下可以使用状态模式，而且使用时对象的状态最好不要超过5个。

观察者模式（Observer Pattern）

定义：Define a one-to-many dependency between objects so that when one object changes state,all its dependents are notified and updated automatically.（定义对象间一种一对多的依赖关系，使得每当一个对象改变状态，则所有依赖于它的对象都会得到通知并被自动更新。）
观察者模式类图：

• Subject被观察者

定义被观察者必须实现的职责，它必须能够动态地增加、取消观察者。它一般是抽象类或者是实现类，仅仅完成作为被观察者必须实现的职责：管理观察者并通知观察者。

• Observer观察者

观察者接收到消息后，即进行update（更新方法）操作，对接收到的信息进行处理。

• ConcreteSubject具体的被观察者

定义被观察者自己的业务逻辑，同时定义对哪些事件进行通知。

• ConcreteObserver具体的观察者

每个观察在接收到消息后的处理反应是不同，各个观察者有自己的处理逻辑。
被观察者通用代码：

public abstract class Subject {
    //定义一个观察者数组
    private Vector<Observer> obsVector = new Vector<Observer>();
    //增加一个观察者
    public void addObserver(Observer o){
        this.obsVector.add(o);
    }
    //删除一个观察者
    public void delObserver(Observer o){
        this.obsVector.remove(o);
    }
    //通知所有观察者
    public void notifyObservers(){
        for(Observer o:this.obsVector){
            o.update();
        }
    }
}

使用场景：

• 关联行为场景。需要注意的是，关联行为是可拆分的，而不是“组合”关系。
• 事件多级触发场景。
• 跨系统的消息交换场景，如消息队列的处理机制。

💡注意：

• 广播链的问题

在一个观察者模式中最多出现一个对象既是观察者也是被观察者，也就是说消息最多转发一次（传递两次）。

• 异步处理问题

观察者比较多，而且处理时间比较长，采用异步处理来考虑线程安全和队列的问题。

备忘录模式（Memento Pattern）

定义：Without violating encapsulation,capture and externalize an object’s internal state so that the object can be restored to this state later.（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。这样以后就可将该对象恢复到原先保存的状态。）
备忘录模式类图：

• Originator发起人角色

记录当前时刻的内部状态，负责定义哪些属于备份范围的状态，负责创建和恢复备忘录数据。

• Memento备忘录角色（简单的javabean）

负责存储Originator发起人对象的内部状态，在需要的时候提供发起人需要的内部状态。

• Caretaker备忘录管理员角色（简单的javabean）

对备忘录进行管理、保存和提供备忘录。
使用场景：

• 需要保存和恢复数据的相关状态场景。
• 提供一个可回滚（rollback）的操作。
• 需要监控的副本场景中。
• 数据库连接的事务管理就是用的备忘录模式。

注意：

• 备忘录的生命期
• 备忘录的性能

不要在频繁建立备份的场景中使用备忘录模式（比如一个for循环中）。
clone方式备忘录：

• 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

多状态的备忘录模式

• 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。

BeanUtil工具类代码：

import java.beans.BeanInfo;
import java.beans.Introspector;
import java.beans.PropertyDescriptor;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.HashMap;

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();
        }
    }
}

多备份的备忘录：略
封装得更好一点：保证只能对发起人可读

• 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。