一、概念
备忘录模式（Memento Pattern）是一种行为型设计模式，它允许在不破坏对象封装性的前提下，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，以后就可以将该对象恢复到原先保存的状态。该模式又叫快照模式。备忘录模式的核心是设计备忘录类以及用于管理备忘录的管理者类。
二、功能
备忘录模式的主要功能包括：
1、捕获和存储状态
在不破坏对象封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。
2、恢复状态
在需要的时候，将对象恢复到之前保存的状态。
三、使用场景
备忘录模式适用于以下场景：
1、需要保存与恢复数据的场景
例如，玩游戏时的中间结果的存档功能。
2、需要提供撤销操作的场景
例如，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。
3、避免重复计算的场景
例如，计算斐波那契数列时，可以通过备忘录模式保存已经计算过的中间结果，避免重复计算。
需要将一个对象的状态作为参数传递给其他对象的场景：例如，从数据库中查询数据，可以将查询结果的状态保存在备忘录中，然后传递给其他对象。
以下是一个简单的Java代码示例，展示了如何使用备忘录模式实现文本编辑器的撤销功能。
// 备忘录类 - 保存文本编辑器的状态
class EditorMemento {
private String content;
public EditorMemento(String content) {
this.content = content;
}
public String getContent() {
return content;
}
}
// 原发器类 - 文本编辑器
class TextEditor {
private String content;
public void setContent(String content) {
this.content = content;
}
public String getContent() {
return content;
}
public EditorMemento save() {
return new EditorMemento(content);
}
public void restore(EditorMemento memento) {
content = memento.getContent();
}
}
// 客户端代码
public class Main {
public static void main(String[] args) {
TextEditor editor = new TextEditor();
editor.setContent("Hello, World!"); // 设置初始内容
System.out.println("初始内容: " + editor.getContent());
EditorMemento memento = editor.save(); // 保存状态
editor.setContent("Hello, OpenAI!"); // 修改内容
System.out.println("修改后的内容: " + editor.getContent());
editor.restore(memento); // 恢复到之前的状态
System.out.println("恢复后的内容: " + editor.getContent());
}
}
在这个示例中，我们定义了备忘录类EditorMemento，用于保存文本编辑器TextEditor的状态。TextEditor类提供了设置内容、获取内容、保存状态和恢复状态的方法。客户端代码演示了文本编辑器的使用，包括修改内容、保存状态和恢复状态等操作。
四、备忘录模式的结构
备忘录模式的主要角色包括：
1、发起人（Originator）
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）
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）
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。
下面是一个详细的实现，包括发起人、备忘录和管理者三个角色的完整代码。
// 备忘录类
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;
}
}
// 发起人类
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());
}
}
// 管理者类
class Caretaker {
private Memento memento;
public void setMemento(Memento m) {
memento = m;
}
public Memento getMemento() {
return memento;
}
}
// 测试代码
public class MementoPatternDemo {
public static void main(String[] args) {
Originator originator = new Originator();
Caretaker caretaker = new Caretaker();
originator.setState("State1");
System.out.println("初始状态: " + originator.getState());
caretaker.setMemento(originator.createMemento()); // 保存状态
originator.setState("State2");
System.out.println("新的状态: " + originator.getState());
originator.restoreMemento(caretaker.getMemento()); // 恢复状态
System.out.println("恢复状态: " + originator.getState());
}
}
在这个示例中，我们定义了备忘录类Memento，用于存储发起人的状态信息。发起人类Originator提供了设置状态、获取状态、创建备忘录和恢复备忘录数据的方法。管理者类Caretaker负责保存和获取备忘录对象。测试代码演示了如何使用备忘录模式来保存和恢复状态。
五、备忘录模式的优点
1、封装性好：
备忘录模式允许在不破坏对象封装性的前提下，捕获和存储对象的内部状态。
2、灵活性高：
通过备忘录模式，可以在需要时轻松地将对象恢复到之前的状态，提供了很大的灵活性。
3、易于扩展：
备忘录模式的设计使得添加新的状态保存和恢复功能变得相对容易。
六、备忘录模式的缺点
1、资源占用：
备忘录模式会额外占用磁盘或内存等资源，尤其是在需要恢复大量状态信息时。
2、实现复杂度：
在某些情况下，实现备忘录模式可能会增加代码的复杂度。
七、与其他模式的关系
1、与命令模式结合：
可以同时使用命令模式和备忘录模式来实现撤销操作。命令模式用于对目标对象执行各种不同的操作，备忘录模式用来保存一条命令执行前该对象的状态。
2、与迭代器模式结合：
可以同时使用备忘录模式和迭代器模式来获取当前迭代器的状态，并在需要的时候进行回滚。
3、与原型模式结合：
在某些情况下，原型模式可以作为备忘录模式的一个简化版本，特别是当需要存储的对象的状态比较简单时。
八、总结
备忘录模式是一种非常有用的行为型设计模式，它允许在不破坏对象封装性的前提下，捕获和存储对象的内部状态，并在需要时进行恢复。该模式广泛应用于需要保存和恢复数据、提供撤销操作、避免重复计算等场景。通过合理的设计和实现，备忘录模式可以大大提高软件的灵活性和可维护性。然而，它也存在一些缺点，如资源占用和实现复杂度等，需要在具体应用中权衡利弊。