【设计模式深度剖析】【8】【行为型】【备忘录模式】| 以后悔药为例加深理解

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备忘录模式

备忘录模式（Memento Pattern）又称为快照（Snapshot）模式或Token模式。

备忘录模式就像我们在生活中使用的“后悔药”。有时候，我们可能会做出一些决定或操作，但事后可能会后悔，希望回到之前的状态。备忘录模式就是这样一种“后悔药”，它能够帮助我们在需要的时候，返回到之前的状态。比如，在写文档时，如果我们不小心删除了一个重要的段落，使用备忘录模式，我们就可以轻松地恢复到删除之前的状态。但是，这种“后悔药”也有副作用，那就是它可能会占用一些资源，就像我们需要空间来保存这些后悔的机会一样。

定义

英文原话

Without violating encapsulation，capture and externalizean object’s internal state so that the object can be restored to this state later.

直译

在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。以便之后可以将该对象恢复到原先保存的状态。

如何理解呢？

有时有必要记录一个对象的内部状态。

为了允许用户取消不确定的操作或从错误中恢复过来，需要实现检查点和取消机制，而要实现这些机制，你必须事先将状态信息保存在某处，这样才能将对象恢复到他们先前的状态。

但是对象通常封装了其部分或所有的状态信息，使得其状态不能被其他对象访问，也就不可能在该对象之外保存其状态。

而暴露其内部状态又将违反封装的原则，可能有损应用的可靠性和可扩展性。

我们可以用备忘录（Memento）模式解决这一问题。

一个备忘录（memento）是一个对象，他存储另一个对象（原发器originator）在某个瞬间的内部状态，而后者称为备忘录的原发器（originator）。

当需要设置原发器的检查点时，备份机制向原发器请求一个备忘录。

原发器用描述当前状态的信息初始化该备忘录。

只有原发器（originator）可以向备忘录中存取信息，备忘录对其他的对象不可见。

适用于：必须保存一个对象在某一时刻的（部分）状态（以便以后有需要可以恢复回此状态）；且如果用接口让其他对象直接得到这些状态，将会暴露对象实现细节并破坏对象的封装性。在这样的场景下使用备忘录（Memento）模式。

3个角色

1. Memento（备忘录）

负责存储Originator对象的内部状态，并可以防止Originator以外的其他对象访问备忘录。

备忘录有两个接口：Caretaker只能看到备忘录的窄接口，他只能将备忘录传递给其他对象；而Originator却可看到备忘录的宽接口，允许它访问返回到先前状态所需要的所有数据。

2. Originator（原发器）

originator创建一个备忘录，用以记录当前时刻它的内部状态。

使用备忘录回复内部状态。

只有创建备忘录的原发器会对他的状态状态进行赋值和检索。

3. Caretaker（负责人）

负责保存好备忘录。

不能对备忘录的内容进行操作或检查。

负责保存与提供备忘录对象，但是不能对备忘录的内容进行访问或者操作。

类图

代码示例

package com.polaris.designpattern.list3.behavioral.pattern08.memento.classicdemo;

// 备忘录接口
interface Memento {
    // 可能包含一些用于获取状态的方法  
    String getState();
}

// 发起人（Originator）  
class Originator {
    private String state;

    // 创建一个备忘录并保存当前状态  
    public Memento createMemento() {
        return new MementoImpl(state);
    }

    // 恢复发起人状态  
    public void restoreMemento(Memento memento) {
        this.state = ((MementoImpl) memento).getState();
    }

    // 设置发起人状态  
    public void setState(String state) {
        this.state = state;
    }

    // 获取发起人状态  
    public String getState() {
        return state;
    }

    // 备忘录实现类，仅供发起人使用  
    private static class MementoImpl implements Memento {
        private String state;

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

        public String getState() {
            return state;
        }
    }
}

// 管理者（Caretaker）  
class Caretaker {
    private Memento memento;

    // 保存备忘录  
    public void setMemento(Memento memento) {
        this.memento = memento;
    }

    // 获取备忘录  
    public Memento getMemento() {
        return memento;
    }
}

// 使用示例  
public class MementoPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Originator originator = new Originator();
        Caretaker caretaker = new Caretaker();

        originator.setState("State #1");
        System.out.println("Current State: " + originator.getState());

        // 保存当前状态  
        caretaker.setMemento(originator.createMemento());

        originator.setState("State #2");
        System.out.println("Current State: " + originator.getState());

        // 恢复之前的状态  
        originator.restoreMemento(caretaker.getMemento());
        System.out.println("Restored State: " + originator.getState());
    }
}

/* Output:
Current State: State #1
Current State: State #2
Restored State: State #1
*///~

在这个例子中，Originator类维护了一个内部状态state，并提供了创建备忘录（createMemento）和恢复状态（restoreMemento）的方法。备忘录的实际实现是MementoImpl类，但它被声明为Originator的私有内部类，因此外部类（如Caretaker）不能直接访问它。Caretaker类负责管理备忘录对象。在MemontoPatternDemo类中，我们展示了如何使用这些类来保存和恢复Originator的状态。

备忘录模式的应用

备忘录模式，又称之为快照模式（Snapshot Pattern），是一种软件设计模式，主要用于保存和恢复对象的内部状态。以下是其主要应用：

1. 撤销和恢复功能：在Word、PhotoShop等软件中，用户可以撤销之前的操作，或恢复到某个历史状态。备忘录模式能够记录用户的每一步操作，从而实现这一功能。
2. 电子书的阅读进度：用户在阅读电子书时，可以随时保存阅读进度，下次打开时可以从上次的阅读进度继续阅读。
3. 软件开发中的版本控制：记录每个版本的代码快照，方便进行版本控制和回溯。
4. 事务管理：在数据库事务处理中，如果一系列操作不能全部完成，就需要回滚操作，将数据恢复到操作之前的状态。备忘录模式可以记录一系列操作的快照，当需要回滚时，可以恢复到备忘录状态。

备忘录模式的优点

1. 提供恢复机制：为用户提供一种可以恢复状态的机制，允许在必要时将对象恢复到之前的状态。
2. 实现内部状态的封装：除了创建它的发起人之外，其他对象都不能够访问这些状态信息，这有助于保持封装的边界。
3. 简化发起人类：发起人不需要管理和保存其内部状态的各个备份，所有状态信息都保存在备忘录中，并由管理者进行管理，这符合单一职责原则。

备忘录模式的缺点

1. 资源消耗大：如果要保存的内部状态信息过多或者特别频繁，将会占用比较大的内存资源。
2. 难以预测存储需求：当负责人角色将一个备忘录存储起来的时候，可能无法预测这个状态会占用多大的存储空间，从而无法提醒用户一个操作是否很昂贵。

备忘录模式的使用场景

备忘录模式适用于需要保存/恢复数据的相关业务场景，如：

1. 撤销操作：在文本编辑器、图形编辑器等工具中，用户可能需要撤销之前的操作。
2. 游戏存档：在游戏中，玩家可能需要存档以便在之后恢复游戏进度。
3. 数据库事务管理：在数据库事务处理中，如果一系列操作不能全部完成，就需要回滚操作，将数据恢复到操作之前的状态。

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