【设计模式|行为型】备忘录模式（Memento Pattern）

说明

备忘录模式是一种行为型设计模式，通过捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态，以便在需要时恢复对象到原先的状态。备忘录模式包含三个核心角色：。

1. 发起人（Originator）：负责创建一个备忘录，并记录当前对象的内部状态到备忘录中。
2. 备忘录（Memento）：负责存储发起人对象的内部状态，提供给发起人对象恢复内部状态的方法。
3. 负责人（Caretaker）：负责保存备忘录，可以使用备忘录来回滚对象的状态。

备忘录模式的核心思想是将对象的状态保存在一个独立的对象中，以便以后恢复。通过使用备忘录模式，我们可以轻松地实现对象状态的保存和恢复，同时也提高了系统的可维护性和扩展性。

优点

• 它提供了一种可以在不破坏封装性的情况下恢复对象状态的方法。
• 它简化了发起人对象的设计，避免了复杂的状态管理。
• 它可以在不影响客户端的情况下实现对象的历史记录和撤销操作。

缺点

• 需要消耗一定的内存空间来存储备忘录对象。
• 如果发起人对象的状态非常庞大，那么备忘录对象的存储和恢复操作可能会很昂贵。

使用场景

• 需要保存和恢复对象状态的场景，例如游戏中的存档功能、文档编辑器的撤销和恢复功能等。
• 需要提供对象的历史记录和撤销功能的场景，例如文本编辑器中的编辑历史记录、Web浏览器中的前进和后退功能等。

示例

下面以一个游戏存档的例子来说明备忘录模式的实现。

首先，我们定义游戏类Game，其中包含当前游戏的状态信息和对状态进行修改和恢复的方法：

public class Game {private String level;private int score;public Game(String level, int score) {this.level = level;this.score = score;}public String getLevel() {return level;}public void setLevel(String level) {this.level = level;}public int getScore() {return score;}public void setScore(int score) {this.score = score;}public void printStatus() {System.out.println("当前游戏状态：level=" + level + ", score=" + score);}// 创建备忘录public Memento createMemento() {return new Memento(level, score);}// 从备忘录中恢复状态public void restoreMemento(Memento memento) {this.level = memento.getLevel();this.score = memento.getScore();}
}

然后，我们定义备忘录类Memento，用于存储游戏状态：

public class Memento {private String level;private int score;public Memento(String level, int score) {this.level = level;this.score = score;}public String getLevel() {return level;}public int getScore() {return score;}
}

最后，我们定义管理者类Caretaker，用于保存游戏状态的备忘录，并支持回溯和恢复操作：

import java.util.Stack;public class Caretaker {private Stack<Memento> mementoStack = new Stack<>();// 保存当前状态public void save(Game game) {mementoStack.push(game.createMemento());}// 回溯到上一个状态public void undo(Game game) {if (!mementoStack.isEmpty()) {game.restoreMemento(mementoStack.pop());}}// 恢复到最初状态public void reset(Game game) {mementoStack.clear();game.setLevel("简单");game.setScore(0);}
}

现在，我们可以创建游戏对象、备忘录对象和管理者对象，进行游戏状态的保存、回溯和恢复：

public class MementoExample {public static void main(String[] args) {// 创建游戏对象Game game = new Game("简单", 0);// 创建管理者对象Caretaker caretaker = new Caretaker();// 保存当前状态caretaker.save(game);// 改变游戏状态game.setLevel("普通");game.setScore(100);// 保存当前状态caretaker.save(game);// 改变游戏状态game.setLevel("困难");game.setScore(200);// 保存当前状态caretaker.save(game);// 回溯到上一个状态caretaker.undo(game);game.printStatus(); // 当前游戏状态：level=普通, score=100// 回溯到最初状态caretaker.reset(game);game.printStatus(); // 当前游戏状态：level=简单, score=0}
}

现在，我们可以创建游戏对象、备忘录对象和管理者对象，进行游戏状态的保存、回溯和恢复：

当前游戏状态：level=普通, score=100
当前游戏状态：level=简单, score=0