设计模式：备忘录模式

**备忘录模式（Memento Pattern）**是一种行为设计模式，它的主要目的是在不破坏对象的封装性的前提下，捕获并存储一个对象的内部状态，以便在将来需要时恢复该对象到之前的状态。这种模式非常适合需要实现撤销操作或状态恢复的场景，比如文本编辑器的撤销功能、游戏中的存档与读档功能等。

模式的主要参与者包括：

Originator（发起人）：创建并维护内部状态的对象，它定义了哪些状态需要被保存在备忘录中，同时提供了创建和恢复备忘录的方法。
Memento（备忘录）：用于存储Originator对象的内部状态。备忘录类通常会有两个接口，一个窄接口供发起人以外的类访问（只暴露有限的信息，保持封装性），另一个宽接口供发起人访问（可以访问所有保存的信息，以便恢复状态）。
Caretaker（管理者/守护者）：不直接访问备忘录的内容，只是负责存储和提供备忘录。它不关心备忘录的具体内容，只负责传递备忘录对象。

应用场景：

需要提供"撤销/重做"功能的场合，如文本编辑器、图形编辑软件。
需要保存和恢复状态的场景，如游戏进度保存和加载。
任何需要维护对象历史状态，以便在需要时可以恢复到过去状态的情况。

优点：

提高灵活性：对象可以在不影响其正常职责的情况下，将状态恢复到历史状态。
简化原对象：原对象不需要关心状态的存储细节，这些被转移到备忘录对象中处理。
封装性：备忘录对象存储了发起人的内部状态，但是限制了外界对这些状态的直接访问，只暴露有限的必要接口。

缺点：

资源消耗：如果需要保存的状态较为复杂或频繁，可能会占用较多的存储空间。
设计复杂度增加：引入了更多的类和对象，增加了系统的复杂性。

示例代码（Java）：

以下是使用Java语言实现备忘录模式的一个简单示例。在这个例子中，我们定义了一个简单的文本编辑器TextEditor作为发起人（Originator），它能够保存和恢复文本状态。TextState代表文本的状态信息，而TextMemento则作为备忘录，用于存储和恢复TextEditor的状态。

1. 状态类（TextState）

java 复制代码

public class TextState {
    private String content;

    public TextState(String content) {
        this.content = content;
    }

    public String getContent() {
        return content;
    }
}

2. 发起人类（TextEditor - Originator）

java 复制代码

public class TextEditor {
    private TextState currentState;

    public void type(String text) {
        System.out.println("Typing: " + text);
        currentState = new TextState(currentState != null ? currentState.getContent() + text : text);
    }

    public TextMemento save() {
        return new TextMemento(currentState);
    }

    public void restore(TextMemento memento) {
        currentState = memento.getState();
        System.out.println("Restored state to: " + currentState.getContent());
    }
}

3. 备忘录类（TextMemento）

java 复制代码

public class TextMemento {
    private final TextState state;

    public TextMemento(TextState state) {
        this.state = state;
    }

    public TextState getState() {
        return state;
    }
}

4. 管理者类（Caretaker - 可选，在此示例中未单独实现，直接在客户端代码中使用）

5. 客户端代码

java 复制代码

public class MementoPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        TextEditor editor = new TextEditor();
        
        editor.type("Hello, ");
        TextMemento memento1 = editor.save();
        
        editor.type("how are you?");
        System.out.println("Current text: " + editor.currentState.getContent());
        
        // 模拟撤销操作
        editor.restore(memento1);
    }
}

在这个示例中，TextEditor作为发起人，负责创建和恢复文本的状态；TextState是内部状态类，保存文本的具体内容；TextMemento作为备忘录，用于存储某个时刻的TextState对象。客户端代码中，我们创建了一个文本编辑器实例，输入了一些文本，保存了一个状态，继续输入后模拟了撤销操作，恢复到了之前保存的状态。这展示了备忘录模式如何帮助我们实现状态的保存和恢复功能。