备忘录模式 (Memento)

场景问题

问题案例

考虑一个文本编辑器，用户可以随时撤销（undo）和恢复（redo）编辑操作，需要保存历史状态。

不用模式的解决方案

实现简化版本

最直接的做法是用一个列表保存所有历史文本：

public class Editor {
    private List<String> history = new ArrayList<>();
    private String text = "";
    public void setText(String newText) {
        history.add(text);
        text = newText;
    }
    public void undo() {
        if (!history.isEmpty()) {
            text = history.remove(history.size() - 1);
        }
    }
    public String getText() { return text; }
}

使用示例

Editor editor = new Editor();
editor.setText("Hello");
editor.setText("Hello, World");
editor.undo();
System.out.println(editor.getText());

有何问题

1. 只能保存简单状态，难以扩展。
2. 状态管理与编辑器逻辑混杂，职责不清。
3. 不能灵活保存和恢复多种类型的状态。

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解决方案

备忘录模式的定义

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。

应用备忘录模式的思路

• 定义备忘录类，封装需要保存的状态。
• 发起人创建和恢复备忘录。
• 管理者负责保存和管理备忘录对象。

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备忘录模式的结构

• Originator：发起人，创建和恢复备忘录。
• Memento：备忘录，封装状态。
• Caretaker：管理者，保存和管理备忘录。

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备忘录模式的实现

// 备忘录
public class Memento {
    private String state;
    public Memento(String state) { this.state = state; }
    public String getState() { return state; }
}

// 发起人
public class Editor {
    private String text = "";
    public void setText(String text) { this.text = text; }
    public String getText() { return text; }
    public Memento createMemento() { return new Memento(text); }
    public void restoreMemento(Memento m) { this.text = m.getState(); }
}

// 管理者
public class Caretaker {
    private List<Memento> history = new ArrayList<>();
    public void addMemento(Memento m) { history.add(m); }
    public Memento getMemento() {
        if (!history.isEmpty()) {
            return history.remove(history.size() - 1);
        }
        return null;
    }
}

使用示例

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Editor editor = new Editor();
        Caretaker caretaker = new Caretaker();
        editor.setText("Hello");
        caretaker.addMemento(editor.createMemento());
        editor.setText("Hello, World");
        caretaker.addMemento(editor.createMemento());
        editor.setText("Hello, Java");
        editor.restoreMemento(caretaker.getMemento());
        System.out.println(editor.getText()); // 输出 Hello, World
        editor.restoreMemento(caretaker.getMemento());
        System.out.println(editor.getText()); // 输出 Hello
    }
}

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备忘录重写示例

示例结构

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示例代码

见上文"备忘录模式的实现"部分。

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模式讲解

备忘录模式的功能

• 实现对象状态的保存与恢复。
• 不破坏对象封装性。
• 支持多次撤销、恢复。

实现成接口

• 备忘录和发起人通常定义为类，也可用接口。

使用工厂方法

• 可结合工厂方法模式，统一创建备忘录对象。

切换产品簇

• 可用于切换不同的状态保存方案，如多文档编辑器。

执行时序图