备忘录模式

备忘录模式（Memento Pattern）是一种行为型设计模式，用于在不破坏对象封装性的前提下，捕获并保存一个对象的内部状态，以便在需要时恢复到该状态。它常用于需要实现撤销（undo）或恢复（restore）功能的情景，比如文本编辑器的撤销操作、游戏存档等。

备忘录模式的组成

备忘录模式通常包含以下几个角色：

1. 发起人（Originator）：需要保存状态的对象。它负责创建备忘录（存储当前状态）并在需要时使用备忘录恢复状态。
2. 备忘录（Memento）：存储发起人内部状态的对象。通常只提供有限的访问接口（如只允许发起人访问其状态）。
3. 管理者（Caretaker）：负责保存备忘录，但不操作或检查备忘录的内容。它只负责传递和存储备忘录。

工作原理

1. 发起人创建一个备忘录，保存当前状态。
2. 管理者接收并存储这个备忘录。
3. 当需要恢复状态时，发起人从管理者获取备忘录，并用其恢复到之前的状态。

UML 类图

┌────────────────┐       ┌────────────────┐       ┌────────────────┐
│   Originator   │       │    Memento     │       │   Caretaker    │
├────────────────┤       ├────────────────┤       ├────────────────┤
│ state          │<----->│ state          │       │ mementoList    │
│ createMemento()│       │ getState()     │       │ addMemento()   │
│ setMemento()   │       │ setState()     │       │ getMemento()   │
└────────────────┘       └────────────────┘       └────────────────┘

代码示例（以 Java 为例）

以下是一个简单的备忘录模式实现，模拟文本编辑器的撤销功能：

// 备忘录类，存储状态
class Memento {
    private String state;

    public Memento(String state) {
        this.state = state;
    }

    public String getState() {
        return state;
    }
}

// 发起人类，管理状态并创建/恢复备忘录
class Originator {
    private String state;

    public void setState(String state) {
        this.state = state;
        System.out.println("当前状态: " + state);
    }

    public String getState() {
        return state;
    }

    public Memento createMemento() {
        return new Memento(state);
    }

    public void setMemento(Memento memento) {
        state = memento.getState();
        System.out.println("恢复状态到: " + state);
    }
}

// 管理者类，负责存储备忘录
class Caretaker {
    private Memento memento;

    public void setMemento(Memento memento) {
        this.memento = memento;
    }

    public Memento getMemento() {
        return memento;
    }
}

// 测试代码
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Originator originator = new Originator();
        Caretaker caretaker = new Caretaker();

        // 设置初始状态
        originator.setState("状态1");
        // 保存状态到备忘录
        caretaker.setMemento(originator.createMemento());

        // 修改状态
        originator.setState("状态2");

        // 恢复之前的状态
        originator.setMemento(caretaker.getMemento());
    }
}

输出：

当前状态: 状态1
当前状态: 状态2
恢复状态到: 状态1

备忘录模式的特点

• 优点：
• 提供了一种状态恢复机制，适合需要撤销或回滚的场景。
• 保持封装性，备忘录的内部状态对外部对象不可见。
• 缺点：
• 如果状态数据量大，保存备忘录可能消耗较多内存。
• 增加了系统的复杂性，需要额外管理备忘录对象。

使用场景

1. 需要保存和恢复对象状态的场景，如：

• 文本编辑器的撤销功能。
• 游戏中的存档和读档。
• 数据库事务的回滚。

1. 需要在不破坏对象封装性的情况下保存状态。

注意事项

• 备忘录的访问权限需要严格控制，通常只允许发起人访问其内部状态。
• 如果需要保存多个状态点，可以在管理者中使用列表（如 List<Memento>）来存储多个备忘录。
• 在实际应用中，可以结合其他模式（如命令模式）实现更复杂的撤销/重做功能。

总结

备忘录模式通过分离状态保存与恢复的职责，实现了状态的外部化管理，同时保护了对象的封装性。它在需要历史状态管理的场景中非常实用，尤其适合实现撤销功能或状态回溯的系统。