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Java设计模式-备忘录模式

备忘录模式(Memento Pattern)
类型:行为型(GoF 23 种之一)
核心意图:在不破坏封装性的前提下,捕获并外部化对象的内部状态,以便之后可将该对象恢复到原先保存的状态
关键词:快照、撤销(Undo)、回滚、存档。


一、角色与结构
  1. Originator(原发器)
    真正拥有内部状态的类;可创建备忘录、也可根据备忘录恢复自身状态。

  2. Memento(备忘录)
    存储 Originator 的某一时刻内部状态;对其它对象只暴露窄接口(只读),防止外部随意篡改。

  3. Caretaker(看管者)
    负责保存备忘录列表/栈,但不能操作备忘录内容;典型实现为“撤销管理器”。

类图(简化)

Originator ──createMemento()──> Memento▲                              ▲│                              ││                              │
Caretaker ──holds──> List<Memento>

二、Java 代码示例(文本编辑器撤销/重做)
  1. 备忘录(Memento)
public final class EditorMemento {private final String content;private final int cursor;EditorMemento(String content, int cursor) {this.content = content;this.cursor  = cursor;}/* 仅包可见,防止外部直接访问 */String getContent() { return content; }int    getCursor()  { return cursor; }
}
  1. 原发器(Originator)
public class Editor {private String content = "";private int cursor = 0;public void write(String text) {content += text;cursor = content.length();}public void delete(int length) {if (length > content.length()) length = content.length();content = content.substring(0, content.length() - length);cursor = content.length();}/* 创建快照 */public EditorMemento save() {return new EditorMemento(content, cursor);}/* 恢复状态 */public void restore(EditorMemento m) {this.content = m.getContent();this.cursor  = m.getCursor();}@Override public String toString() {return "Content: " + content + ", Cursor: " + cursor;}
}
  1. 看管者(Caretaker)
public class History {private final Deque<EditorMemento> stack = new ArrayDeque<>();public void push(EditorMemento m) { stack.push(m); }public EditorMemento pop()        { return stack.isEmpty() ? null : stack.pop(); }
}
  1. 客户端
public class Client {public static void main(String[] args) {Editor editor = new Editor();History history = new History();editor.write("Hello");history.push(editor.save());      // 第1次快照editor.write(" World");history.push(editor.save());      // 第2次快照editor.delete(5);System.out.println(editor);       // Content: Hello, Cursor: 5editor.restore(history.pop());    // 撤销System.out.println(editor);       // Content: Hello World, Cursor: 11editor.restore(history.pop());    // 再撤销System.out.println(editor);       // Content: Hello, Cursor: 5}
}

三、黑箱 vs 白箱实现
  • 白箱:把 Memento 设为 public,Caretaker 可直接访问内部字段(破坏封装,不推荐)。
  • 黑箱:Memento 接口仅暴露只读方法,Originator 用私有内部类实现真正数据(示例即黑箱)。

四、与命令模式的协作

命令模式负责“做什么”,备忘录模式负责“恢复到什么状态”。
典型做法:

  • 每条命令执行前,让 Caretaker 保存一次 Originator 的快照;
  • 撤销时,命令对象从 Caretaker 取回对应备忘录并调用 Originator.restore()。

五、优缺点

优点

  • 严格封装:外部无法触碰 Originator 内部细节。
  • 简化 Originator:状态保存/恢复逻辑被剥离到 Memento。
  • 支持多级撤销、重做、时间旅行调试。

缺点

  • 资源消耗:大量快照会占用内存;可结合“增量存储”或“最大撤销深度”优化。
  • 维护同步:Originator 字段变化时,Memento 也要同步调整。

六、JDK 中的备忘录影子
  • java.util.Date 的 clone() 机制(浅拷贝快照)。
  • javax.swing.undo.UndoManager 与 StateEditable 接口。
  • 游戏存档、数据库事务回滚、虚拟机快照(KVM/QEMU)本质都是备忘录思想。

七、一句话总结

备忘录模式把“状态”变成可存储、可回滚的独立对象,让“撤销/重做”功能在面向对象世界里优雅落地。

http://www.xdnf.cn/news/16015.html

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