23种设计模式之备忘录模式

紫风

发布于 2025-10-14 15:20:13

1350

备忘录模式 (Memento Pattern) 详细介绍

一、模式概述

英文名称：Memento
核心目标：在不破坏对象封装性的前提下，捕获并保存对象的内部状态，以便后续恢复该状态。
设计思想：通过备忘录对象隔离状态存储逻辑，实现状态的快照管理，支持撤销（Undo）、重做（Redo）或历史记录功能。

二、优缺点

优点	缺点
1. 状态封装：不暴露对象内部细节。	1. 内存占用高：频繁保存大对象状态可能导致内存溢出。
2. 简化原发器：状态管理职责分离。	2. 性能开销：频繁序列化/反序列化可能影响性能。
3. 支持状态回滚：灵活实现撤销/恢复。	3. 需管理生命周期：过期的备忘录需及时清理。

三、应用场景

文本编辑器：撤销（Undo）和重做（Redo）操作。
游戏存档：保存和恢复游戏进度。
事务回滚：数据库操作失败时恢复至之前状态。
对象状态快照：如 IDE 调试时的变量检查点。

四、代码实现与注释

1. 备忘录类（保存对象状态）

/**
 * 备忘录类：保存文本编辑器的状态（文本内容和光标位置）
 * 设为原发器的内部类，确保状态访问的封装性。
 */
public class TextEditor {
    // 原发器状态
    private String text;
    private int cursorPosition;

    public TextEditor() {
        this.text = "";
        this.cursorPosition = 0;
    }

    // 修改文本内容
    public void write(String newText) {
        this.text += newText;
        this.cursorPosition += newText.length();
    }

    // 创建备忘录（保存当前状态）
    public TextMemento save() {
        return new TextMemento(text, cursorPosition);
    }

    // 从备忘录恢复状态
    public void restore(TextMemento memento) {
        this.text = memento.getText();
        this.cursorPosition = memento.getCursorPosition();
    }

    // 打印当前状态
    public void printStatus() {
        System.out.printf("文本内容：%s\n光标位置：%d%n", text, cursorPosition);
    }

    /**
     * 备忘录内部类：封装原发器的状态
     */
    public static class TextMemento {
        private final String text;
        private final int cursorPosition;

        // 仅允许原发器创建备忘录
        private TextMemento(String text, int cursorPosition) {
            this.text = text;
            this.cursorPosition = cursorPosition;
        }

        // 仅允许原发器访问状态
        private String getText() {
            return text;
        }

        private int getCursorPosition() {
            return cursorPosition;
        }
    }
}

2. 负责人类（管理备忘录历史）

import java.util.Stack;

/**
 * 负责人类：管理备忘录的历史记录（使用栈结构支持撤销操作）
 */
public class History {
    private final Stack<TextEditor.TextMemento> mementos = new Stack<>();

    // 保存状态
    public void push(TextEditor.TextMemento memento) {
        mementos.push(memento);
    }

    // 撤销操作（恢复上一次状态）
    public TextEditor.TextMemento pop() {
        if (mementos.isEmpty()) {
            throw new IllegalStateException("无历史记录可撤销");
        }
        return mementos.pop();
    }
}

3. 客户端调用

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        TextEditor editor = new TextEditor();
        History history = new History();

        // 编辑文本并保存状态
        editor.write("Hello");
        history.push(editor.save());
        editor.printStatus();

        editor.write(" World!");
        history.push(editor.save());
        editor.printStatus();

        // 撤销到上一次状态
        System.out.println("\n===== 执行撤销 =====");
        editor.restore(history.pop());
        editor.printStatus();

        // 再次撤销（无历史记录）
        try {
            editor.restore(history.pop());
        } catch (IllegalStateException e) {
            System.out.println("错误：" + e.getMessage());
        }
    }
}

4. 输出结果

文本内容：Hello
光标位置：5
文本内容：Hello World!
光标位置：11

===== 执行撤销 =====
文本内容：Hello
光标位置：5
错误：无历史记录可撤销

五、模式结构图

+----------------+          +----------------+
|   Originator   | <>-----+ |   Memento      |
+----------------+          +----------------+
| +createMemento()          | -state         |
| +restore(Memento)         +----------------+
+----------------+                 ^
       |                           |
       |                           |
+----------------+          +----------------+
|   Caretaker    |          |                |
+----------------+          +----------------+
| -mementos:List |          |                |
| +saveMemento()  |          |                |
| +getMemento()   |          |                |
+----------------+          +----------------+