Java设计模式【备忘录模式】-行为型

1. 介绍

备忘录模式（Memento Pattern） 是一种行为型设计模式，允许在不破坏封装的前提下，捕获并保存一个对象的内部状态，然后可以在以后将其恢复到原先保存的状态。备忘录模式的核心思想是记录和恢复对象的状态，通常用于“撤销（undo）”操作中。

备忘录模式涉及以下角色：

• 发起人（Originator）：负责创建备忘录对象来存储其内部状态，并能够从备忘录对象中恢复其状态。
• 备忘录（Memento）：存储发起人的内部状态。备忘录对其他对象（尤其是管理者）是透明的，不能对其内部状态进行操作。
• 管理者（Caretaker）：负责保存好备忘录，但不会对备忘录的内容进行操作或检查。

1.1 优缺点

优点：

• 状态恢复：可以方便地保存和恢复对象的状态，支持撤销操作，特别适用于需要回滚操作的场景。
• 封装性：备忘录对象的内部状态对外部对象是隐藏的，保证了发起人对象的封装性。
• 简化复杂操作：通过记录状态的方式，可以简化某些复杂操作的回滚或恢复过程。

缺点：

• 消耗内存：如果对象状态非常复杂或者需要保存多个历史状态，备忘录模式可能会占用大量内存，导致系统性能下降。
• 增加复杂性：需要管理备忘录对象的保存与恢复，可能增加代码的复杂性。

2. 应用场景

备忘录模式适用于以下场景：

• 需要保存和恢复对象状态的场景：比如文本编辑器的撤销、重做操作，游戏中的存档功能等。
• 避免暴露对象的内部状态：当不希望外部对象直接访问对象的状态，但又需要保存这些状态时，备忘录模式可以很好地解决这个问题。
• 需要维护状态历史：需要保存对象的历史状态，并且可以随时恢复到之前的某个状态。

3. Java实现示例

以下是一个使用备忘录模式的Java实现示例，模拟一个文本编辑器的撤销操作：

// 备忘录类，用于保存发起人的状态
class TextEditorMemento {
    private String text;

    public TextEditorMemento(String text) {
        this.text = text;
    }

    public String getText() {
        return text;
    }
}

// 发起人类，负责创建和恢复备忘录
class TextEditor {
    private String text;

    public void write(String newText) {
        this.text = newText;
    }

    public String getText() {
        return text;
    }

    // 创建备忘录，保存当前状态
    public TextEditorMemento save() {
        return new TextEditorMemento(text);
    }

    // 从备忘录恢复状态
    public void restore(TextEditorMemento memento) {
        this.text = memento.getText();
    }
}

// 管理者类，负责保存和恢复备忘录
class Caretaker {
    private TextEditorMemento memento;

    public void saveMemento(TextEditorMemento memento) {
        this.memento = memento;
    }

    public TextEditorMemento getMemento() {
        return memento;
    }
}

// 客户端
public class MementoPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        TextEditor editor = new TextEditor();
        Caretaker caretaker = new Caretaker();

        // 写入文本并保存状态
        editor.write("Hello, World!");
        System.out.println("Current Text: " + editor.getText());
        caretaker.saveMemento(editor.save());

        // 修改文本
        editor.write("Hello, Java!");
        System.out.println("Current Text: " + editor.getText());

        // 恢复文本
        editor.restore(caretaker.getMemento());
        System.out.println("Restored Text: " + editor.getText());
    }
}

在这个示例中，TextEditor类是发起人，它负责保存和恢复文本状态。TextEditorMemento类是备忘录，用于保存发起人的状态，而Caretaker类负责管理备忘录对象。

4. Spring中使用场景

在Spring框架中，备忘录模式并不像其他设计模式那样常见，但在某些场景中仍然可以找到其应用：

• 事务回滚机制：Spring的事务管理使用类似备忘录模式的概念来保存操作的状态，以便在发生错误时回滚到之前的状态，确保数据一致性。
• Web应用中的会话管理：在Spring Web应用中，会话（Session）管理可以看作是备忘录模式的一个应用，存储用户的会话信息以便后续恢复。
• Spring的@Cacheable机制：类似于备忘录模式，Spring的缓存机制可以在方法执行后保存结果，并在下次调用时恢复缓存的结果。

5. 总结

备忘录模式通过保存和恢复对象状态，提供了撤销和恢复功能，特别适合需要频繁保存状态的场景。它确保了对象的封装性，不会让外部直接访问对象的状态。虽然备忘录模式可能会消耗额外的内存资源，但它在需要状态回滚的场景中非常有用。

在Spring框架中，虽然没有直接的备忘录模式实现，但类似的思想在事务管理、会话管理和缓存机制中都有体现，帮助开发者管理复杂状态。