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：

     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：

     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：

     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

// 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