设计模式之备忘录模式

一、介绍

备忘录模式(Memento Pattern)，属于行为型设计模式。目的是用于保存一个对象在某一时刻的状态，以便于在将来某个时刻根据此状态恢复该对象。

在我们日常生活中，备忘录的使用十分频繁。比如，有一个事情我们完成了35%的进度，这时有另一件更重要的事情需要处理，那么我们需要对这个已完成35%的事情进行记录(做了哪些事情，做到什么程度等)，当那个更重要的事情完成后，就可以根据记录的内容(做了哪些事情，做到什么程度等)继续处理这件事情，而不至于因为忘记处理进度而导致重复或疏漏，这个记录的过程就是备忘。

另一个十分鲜活的例子就是，我们经常在对一些东西进行计数时被其他人说话而打断，当你回答对方后自己却突然忘记数到哪里了，如果你在说话前已经数了相当长一段时间，那此时你可能不得不从0重新开始计数。当应用备忘录时，无论你的计数达到什么程度，在别人和你说话时，你先将当前计数保存记录下来，在谈话完成后，再继续计数即可，以此避免从0重新开始计数。

当我们系统中存在一个对象，

下面是备忘录模式的概念解释：

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。

二、应用举例

根据我们在介绍中的描述，我们应该明白了备忘录模式的本质其实就是对象状态的保存和读取。不难发现，备忘录模式的应用到处可见

• 几乎所有的软件

  在我们使用的所有软件无论是桌面端还是网页端，只要有保存功能，就都是备忘录模式的体现。

  比如，我们使用txt文本文档编辑文本，在编辑的过程中任意时刻我们都可以使用ctrl+s对其保存，当再次打开该txt文档时，展示的就是我们最后一次保存时的文本，这种备忘的介质就是硬盘。

  再比如，我们在某一个网站中对个人信息进行编辑时，当按下保存按钮时，网页会发起网络请求，将我们编辑的个人信息发送到远程服务器，当再次打开个人信息页面进行查看或编辑时，网页会再次向远程服务器发起请求获取我们上一次保存个人信息。这种备忘的介质就是远程数据库。

• java序列化

  java的序列化和反序列化过程也是备忘录模式的体现。其中，序列化的过程就相当于对一个对象状态的保存，反序列化的过程就相当于对以保存的对象状态进行恢复。

三、基本角色

在标准的备忘录模式中，包含以下三个角色：

• Memento

  保存对象的内部状态。即备忘录本身。而既然是备忘录，自然有两个最基本的方法来保存和获取其内部保存的状态：getState()和setState()。

  存储源发器对象的状态。备忘录对象可以包括一个或多个状态属性，源发器可以根据需要保存和恢复状态。

• Originator

  创建备忘录，并保存指定对象的状态。即备忘录管理者。作为备忘录的管理者，自然在其内部保存着多个备忘(mementoList)和对应的添加删除方法(add(memento)和remove(memento))。

  需要保存和恢复状态的对象。它创建一个备忘录对象，用于存储当前对象的状态，也可以使用备忘录对象恢复自身的状态。

• Caretaker

  从备忘录中读取对象的状态并恢复对象。有了备忘录管理者，我们对备忘录的操作应转移到管理者上，通过备忘录管理者存取备忘录中的状态。

  负责保存备忘录对象，但不能修改备忘录对象的内容。它可以存储多个备忘录对象，并决定何时将备忘录恢复给源发器。

注意：一般情况下，备忘录模式无需抽象组件，但究竟需不需要抽象类根据实际情况来定。

备忘录的通用UML图如下所示

四、代码演示

下面我们通过代码对上面基本角色的分析进行演示

• 备忘录类Memento

  public class Memento {
  
      // 对象某一时刻的状态
      private String state;
  
      // 获取对象的状态
      public String getState() {
          return state;
      }
  
      // 保存对象的状态
      public void setState(String state) {
          this.state = state;
      }
  }
  

• 备忘录管理员类Originator

  public class Originator {
  
      // 备忘录集合
      private final List<Memento> mementoList;
  
      public Originator() {
          // 对备忘录集合进行初始化
          this.mementoList = new ArrayList<>();
      }
  
      // 保存对象某一状态到备忘录
      public void saveState(String state) {
          Memento memento = new Memento();
          memento.setState(state);
          mementoList.add(memento);
      }
  
      // 获取某一备忘录并将其移除
      public Memento getMemento(int index) {
          return mementoList.remove(index);
      }
  }
  
  

• 读取状态类Caretaker

  public class Caretaker {
  
      // 备忘录管理者
      private final Originator originator;
  
      // 备忘录管理者的初始化
      public Caretaker(Originator originator) {
          this.originator = originator;
      }
  
      // 获取某个备忘录中对象的状态
      public String getState(Integer index) {
          return originator.getMemento(index).getState();
      }
  }
  

• 客户端测试代码

  public class MementoDemo {
  
      public static void main(String[] args) {
          // 将对象的状态交给备忘录管理员通过备忘录管理
          Originator originator = new Originator();
          originator.saveState("第一个字符串");
          originator.saveState("第二个字符串");
          originator.saveState("第三个字符串");
          originator.saveState("第四个字符串");
          originator.saveState("第五个字符串");
  
          // 读取备忘录中对象的状态
          Caretaker caretaker = new Caretaker(originator);
          String state5 = caretaker.getState(4);
          System.out.println(state5);
  
          String state4 = caretaker.getState(3);
          System.out.println(state4);
  
          String state3 = caretaker.getState(2);
          System.out.println(state3);
  
          String state2 = caretaker.getState(1);
          System.out.println(state2);
  
          String state1 = caretaker.getState(0);
          System.out.println(state1);
  
      }
  }
  

运行以上代码，得到以下输出

五、总结

备忘录模式给我们提供了一种可以恢复状态的机制，可以使用户能够比较方便地回到某个历史的状态，在此同时，备忘录模式也实现了信息的封装，使得用户不需要关心状态的保存细节。

但是，备忘录模式的可扩展性并不是很好，每一种对象都需要对应一种备忘录，这将会导致类的数量膨胀，对内存无疑是一种考验。

纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。

————————我是万万岁，我们下期再见————————