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 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