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Java设计模式之行为型模式（备忘录模式）实现方式与测试用例

backend 2025/7/21 7:15:25

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一、实现方式

基础结构与角色定义
备忘录模式包含三个核心角色，协作关系如下：

Originator（发起人）：需保存/恢复状态的对象，提供创建和恢复备忘录的方法。
Memento（备忘录）：存储发起人状态的载体，通常设计为不可变类。
Caretaker（管理者）：管理备忘录对象，不操作其内容。
代码示例（文本编辑器场景）：

// 发起人：文本编辑器
public class Editor {private String content;// 创建备忘录public Memento save() {return new Memento(content);}// 从备忘录恢复状态public void restore(Memento memento) {this.content = memento.getState();}
}
// 备忘录：存储状态（不可变）
public class Memento {private final String state;public Memento(String state) { this.state = state; }public String getState() { return state; }
}
// 管理者：保存备忘录列表
public class History {private List mementos = new ArrayList<>();public void add(Memento memento) { mementos.add(memento); }public Memento get(int index) { return mementos.get(index); }
}

高级实现技巧

多级撤销与重做：使用栈结构管理备忘录。

public class AdvancedHistory {private Stack undoStack = new Stack<>();private Stack redoStack = new Stack<>();public void push(Memento memento) { undoStack.push(memento); }public Memento undo() { return undoStack.pop(); }public void redo(Memento memento) { redoStack.push(memento); }
}

资源优化：通过序列化持久化备忘录。

// 发起人支持序列化
public class SerializableOriginator extends Originator implements Serializable {private String state;
}

二、测试用例设计

基础功能验证
目标：验证状态保存与恢复的正确性。

public class MementoTest {@Testpublic void testStateRecovery() {Editor editor = new Editor();History history = new History();editor.setContent("Initial text");history.add(editor.save());  // 保存状态1editor.setContent("Modified text");history.add(editor.save());  // 保存状态2// 恢复到状态1editor.restore(history.get(0));assertEquals("Initial text", editor.getContent());}
}

异常场景测试
目标：验证空备忘录或非法操作的容错性。

@Test(expected = IllegalStateException.class)
public void testRestoreNullMemento() {Editor editor = new Editor();editor.restore(null);  // 触发异常
}

多级撤销测试
目标：验证栈结构管理的撤销/重做功能。

@Test
public void testUndoRedo() {Editor editor = new Editor();AdvancedHistory history = new AdvancedHistory();editor.setContent("State 1");history.push(editor.save());editor.setContent("State 2");history.push(editor.save());// 撤销到状态1editor.restore(history.undo());assertEquals("State 1", editor.getContent());// 重做到状态2history.redo(editor.save());assertEquals("State 2", editor.getContent());
}

性能与资源测试
目标：监控内存占用与优化策略有效性。

@Test
public void testMemoryOptimization() {Originator originator = new Originator();Caretaker caretaker = new Caretaker();// 生成1000个备忘录for (int i = 0; i < 1000; i++) {originator.setState("State #" + i);caretaker.add(originator.saveStateToMemento());}// 断言内存占用符合预期（需结合Profiler工具）assertTrue(memoryUsage < MAX_ALLOWED_MEMORY);
}

三、关键设计原则

封装性保护：
- Memento类仅对Originator开放宽接口，其他类仅通过Caretaker管理。
职责分离：
- 状态管理由Caretaker负责，状态逻辑由Originator实现。
资源控制：
- 限制备忘录数量（如仅保存最近10个状态）或使用增量存储。

四、实际应用示例

场景：游戏存档系统

// 发起人：游戏角色
public class Gamer {private int level;private Inventory items;public GamerMemento save() {return new GamerMemento(level, items.clone());}public void restore(GamerMemento memento) {this.level = memento.getLevel();this.items = memento.getItems();}// 备忘录类（内部类）public static class GamerMemento {private final int level;private final Inventory items;// 构造函数与Getter}
}
// 测试用例
@Test
public void testGameSaveLoad() {Gamer gamer = new Gamer();History history = new History();gamer.setLevel(5);history.add(gamer.save());gamer.setLevel(10);gamer.restore(history.get(0));assertEquals(5, gamer.getLevel());
}