备忘录模式是一种行为型设计模式，它允许你在不暴露对象实现细节的情况下，捕获和保存对象的内部状态。之后，可以通过保存的状态将对象恢复到原先的状态。备忘录模式的核心思想是"在不暴露对象的内部实现的情况下，保存对象的状态，并可以随时恢复这个状态"。
简单来说，备忘录模式帮助我们在某一时刻保存对象的状态，以便以后恢复。
一、备忘录模式的结构
备忘录模式由三个角色组成：
- Originator（发起人）：负责创建备忘录和使用备忘录来恢复其内部状态。
- Memento（备忘录）：备忘录对象包含了 Originator 的内部状态，可以在需要时提供给 Caretaker 使用。备忘录不应该对外暴露其内容。
- Caretaker（管理者）：负责保存备忘录的对象，它不关心备忘录的内容，只知道如何保存和恢复备忘录。Caretaker 通常会持有多个备忘录，以便进行不同的状态恢复。
二、工作原理
备忘录模式的工作原理主要包括以下几个步骤：
- 保存状态：当对象的状态发生变化时，发起人对象（Originator）会创建一个备忘录对象（Memento），并将其当前状态存储在备忘录中。
- 恢复状态：当需要恢复对象的状态时，发起人会从管理者对象（Caretaker）处获取对应的备忘录，并使用备忘录中的状态信息恢复自身的状态。
- 管理备忘录：管理者对象（Caretaker）负责保存多个备忘录，并确保每个备忘录对应的对象状态是可以恢复的。
三、备忘录模式的实现示例
白箱备忘录
白箱备忘录模式是指备忘录对象暴露了内部状态的实现细节，管理者类（Caretaker）不仅能够保存和恢复备忘录，还可以直接访问备忘录中的数据。因此，备忘录是白箱的，它对外部类是透明的，管理者类可以直接读取和修改备忘录的内容。
发起人类
java
public class Role {
private int vit = 100;//生命
private int atk = 100;//攻击
private int def = 100;//防御
public void fight(){
this.vit = 0;
}
public Memento saveMemento(){
return new Memento(vit,atk,def);
}
public void recoverMemento(Memento memento){
this.vit = memento.getVit();
this.atk = memento.getAtk();
this.def = memento.getDef();
}
public void display(){
System.out.println("生命力"+vit);
System.out.println("攻击力"+atk);
System.out.println("防御力"+def);
}
}备忘录类
java
public class Memento {
private int vit;
private int atk;
private int def;
public int getVit() {
return vit;
}
public int getAtk() {
return atk;
}
public int getDef() {
return def;
}
public Memento() {
}
public Memento(int vit, int atk, int def) {
this.vit = vit;
this.atk = atk;
this.def = def;
}
}管理者类
java
public class RoleStateCaretaker {
private Memento memento;
public void setRoleState(Memento memento){
this.memento = memento;
}
public Memento getRoleState(){
return memento;
}
}使用备忘录模式
java
public class Client {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("----------大战之前的状态--------");
Role role = new Role();
role.display();
RoleStateCaretaker roleStateCaretaker = new RoleStateCaretaker();
roleStateCaretaker.setRoleState(role.saveMemento());
System.out.println("----------大战之后的状态--------");
role.fight();
role.display();
System.out.println("----------恢复之前状态--------");
role.recoverMemento(roleStateCaretaker.getRoleState());
role.display();
}
}运行结果
黑箱备忘录
黑箱备忘录模式是指备忘录对象完全封装了发起人的状态，外部类 （包括管理者类 Caretaker）不能直接访问备忘录中的状态数据。换句话说，备忘录是黑箱的，发起人类是唯一能够读取和修改备忘录内部状态的类。管理者类（Caretaker）只负责保存和恢复备忘录对象，但无法查看备忘录中的数据内容。
针对上述示例，我们定义Memento接口供外部使用，Memento实现类为发起人类的私有内部类
发起人类
java
public class Role {
private int vit = 100;//生命
private int atk = 100;//攻击
private int def = 100;//防御
public void fight(){
this.vit = 0;
}
public Memento saveMemento(){
return new RoleStateMemento(vit,atk,def);
}
public void recoverMemento(Memento memento){
RoleStateMemento roleStateMemento = (RoleStateMemento) memento;
this.vit = roleStateMemento.getVit();
this.atk = roleStateMemento.getAtk();
this.def = roleStateMemento.getDef();
}
public void display(){
System.out.println("生命力"+vit);
System.out.println("攻击力"+atk);
System.out.println("防御力"+def);
}
private class RoleStateMemento implements Memento {
private int vit;
private int atk;
private int def;
public int getVit() {
return vit;
}
public int getAtk() {
return atk;
}
public int getDef() {
return def;
}
public RoleStateMemento(int vit, int atk, int def) {
this.vit = vit;
this.atk = atk;
this.def = def;
}
}
}标记接口
java
public interface Memento {
}管理员类
java
public class RoleStateCaretaker {
private Memento memento;
public void setRoleState(Memento memento){
this.memento = memento;
}
public Memento getRoleState(){
return memento;
}
}测试类
java
public class Client {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("----------大战之前的状态--------");
Role role = new Role();
role.display();
RoleStateCaretaker roleStateCaretaker = new RoleStateCaretaker();
roleStateCaretaker.setRoleState(role.saveMemento());
System.out.println("----------大战之后的状态--------");
role.fight();
role.display();
System.out.println("----------恢复之前状态--------");
role.recoverMemento(roleStateCaretaker.getRoleState());
role.display();
}
}运行结果
四、备忘录模式的优缺点
优点：
- 封装性好：备忘录模式可以在不暴露对象内部实现细节的情况下，保存和恢复对象的状态，从而保持了封装性。
- 灵活性高：可以随时创建和恢复对象的不同状态，支持"撤销"和"恢复"功能。
- 实现简单：备忘录模式可以通过简单的对象组合实现，逻辑清晰且易于理解。
缺点：
- 内存消耗：如果每次都创建备忘录来保存对象的状态，会导致大量备忘录对象的产生，可能会占用较多内存。
- 复杂性增加：当对象的状态非常复杂时，备忘录的管理可能会变得很复杂，尤其是涉及多个状态的保存与恢复时。
- 可能会泄露实现细节：尽管备忘录对象的设计要求不能暴露状态信息，但在某些情况下，备忘录对象的实现可能会不小心暴露对象的内部状态。
五、适用场景
- 撤销操作：当需要实现操作的撤销功能时，备忘录模式是一个理想的选择。它可以在执行操作前保存状态，以便在撤销时恢复到先前的状态。
- 状态恢复：当需要恢复某一时刻的对象状态时，备忘录模式提供了便捷的解决方案。
- 版本管理：在版本控制系统中，保存每个版本的状态（如文件的内容或数据库的状态），然后可以随时恢复到某个历史版本。