备忘录设计模式

备忘录模式(Memento Pattern)是一种行为设计模式,用于捕获对象的内部状态并在需要时恢复该状态,同时不破坏对象的封装性。它适用于需要实现撤销/重做、历史记录或状态快照的场景。

核心组件
  1. Originator(原发器)

    • 需要保存状态的对象

    • 提供创建备忘录和恢复状态的方法

    • 示例代码:

      java 复制代码
      public class TextEditor {
          private String content;
          
          public void write(String text) {
              this.content = text;
          }
          
          // 创建备忘录
          public TextMemento save() {
              return new TextMemento(content);
          }
          
          // 从备忘录恢复
          public void restore(TextMemento memento) {
              this.content = memento.getSavedContent();
          }
      }
  2. Memento(备忘录)

    • 存储 Originator 的内部状态

    • 通常设计为不可变对象

    • 示例代码:

      java 复制代码
      public final class TextMemento {
          private final String content;
          
          public TextMemento(String content) {
              this.content = content;
          }
          
          // 仅允许原发器访问
          String getSavedContent() {
              return content;
          }
      }
  3. Caretaker(管理者)

    • 负责保存和管理备忘录

    • 不能修改备忘录内容

    • 示例代码:

      java 复制代码
      import java.util.Stack;
      
      public class History {
          private final Stack<TextMemento> states = new Stack<>();
          
          public void saveState(TextMemento state) {
              states.push(state);
          }
          
          public TextMemento getLastState() {
              return states.pop();
          }
      }
工作流程
graph LR A[Originator] -- 创建 --> B[Memento] B -- 存储 --> C[Caretaker] C -- 提供 --> A A -- 恢复状态 --> B
关键特性
  1. 封装保护

    • Memento 通过私有访问控制保护状态
    • Caretaker 只能存储备忘录,不能修改内容
  2. 状态管理

    • 支持多级撤销:使用栈结构存储历史状态
    • 状态隔离:每个备忘录独立存储对象快照
  3. 内存优化

    • 增量存储:仅保存变化部分
    • 懒加载:需要时再生成备忘录
适用场景
  • 需要实现撤销/重做功能(如文本编辑器)
  • 需要保存对象历史状态(如游戏存档)
  • 需要隔离状态生成和存储逻辑
优缺点分析

优点

  • 保持对象封装边界
  • 简化原发器职责(SRP原则)
  • 支持多状态管理

缺点

  • 可能增加内存消耗
  • Caretaker 需维护生命周期
  • 频繁保存可能影响性能
扩展实现
java 复制代码
// 客户端使用示例
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        TextEditor editor = new TextEditor();
        History history = new History();
        
        editor.write("First draft");
        history.saveState(editor.save());  // 保存状态1
        
        editor.write("Revised content");
        history.saveState(editor.save());  // 保存状态2
        
        editor.restore(history.getLastState()); // 撤销到状态1
    }
}

设计建议

  1. 对大型对象使用增量备忘录
  2. 通过接口约束备忘录访问权限
  3. 结合原型模式优化状态克隆性能
  4. 使用对象池管理频繁创建的备忘录
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