定义
备忘录模式（Memento Pattern）是一种行为设计模式，它允许在不暴露对象实现细节的前提下，捕获和外部化对象的内部状态，以便在将来某个时刻可以将该对象恢复到此状态。备忘录模式使用三个类类型来实现：发起人（Originator）、备忘录（Memento）和看护人（Caretaker）。
应用场景
备忘录模式主要用于实现对象的状态保存和恢复，常见的应用场景包括：
- 撤销操作（Undo）：如文本编辑器的撤销功能。
- 游戏存档：保存游戏进度，以便玩家可以从某个点重新开始。
- 系统备份与恢复：在系统可能进入不稳定状态之前保存其状态，便于后续恢复。
示例与反例
示例：
假设我们开发一个简单的文本编辑器，我们需要实现撤销（Undo）功能。这里可以使用备忘录模式：
- 发起人（Originator）：文本编辑器，可以输出当前内容的备忘录，并且可以根据备忘录恢复内容。
- 备忘录（Memento）：保存编辑器某一时刻的状态（文本内容）。
- 看护人（Caretaker）：负责保存备忘录，但不修改或检查备忘录的内容。
让我们通过一个简单的例子来演示备忘录模式的使用。假设我们有一个简单的文本编辑器类，我们希望能够保存当前的文本状态，并在需要时恢复到之前的状态。
步骤 1: 定义备忘录类（Memento）
public class TextEditorMemento {private final String state;public TextEditorMemento(String state) {this.state = state;}public String getState() {return state;}
}
步骤 2: 定义发起人类（Originator）
public class TextEditor {private String text;public void setText(String text) {this.text = text;}public String getText() {return text;}public TextEditorMemento save() {return new TextEditorMemento(text);}public void restore(TextEditorMemento memento) {text = memento.getState();}
}
步骤 3: 定义看护人类（Caretaker）
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class Caretaker {private final List<TextEditorMemento> mementoList = new ArrayList<>();public void addMemento(TextEditorMemento memento) {mementoList.add(memento);}public TextEditorMemento getMemento(int index) {return mementoList.get(index);}
}
步骤 4: 使用备忘录模式
public class Main {public static void main(String[] args) {TextEditor editor = new TextEditor();Caretaker caretaker = new Caretaker();editor.setText("Version 1");caretaker.addMemento(editor.save());System.out.println("Current Text: " + editor.getText());editor.setText("Version 2");caretaker.addMemento(editor.save());System.out.println("Current Text: " + editor.getText());editor.restore(caretaker.getMemento(0));System.out.println("After Undo: " + editor.getText());}
}
输出：
Current Text: Version 1
Current Text: Version 2
After Undo: Version 1
在这个例子中，TextEditor类是发起人，它能够保存自己的状态到备忘录对象TextEditorMemento中，也能从备忘录对象恢复状态。Caretaker类负责保存备忘录对象，但不对这些对象进行操作或检查。
这个简单的示例展示了备忘录模式如何用于实现撤销功能。然而，在实际应用中，根据具体的需求，可能需要更复杂的逻辑来管理状态的保存和恢复。
反例：
对于需要频繁读取和修改状态的情况，使用备忘录模式可能会引起性能问题，因为每次保存状态都需要创建备忘录对象，这在状态较大或保存频繁时可能会消耗大量内存。
原则间的权衡与冲突
备忘录模式在实现功能（如撤销操作）和保护封装性之间做了权衡。它允许恢复对象状态而不破坏其封装性，但这可能会增加系统的复杂性，并可能导致性能和内存使用上的问题。
设计模式的局限性
- 资源消耗：如果对象状态大或变化频繁，备忘录模式可能会导致高内存消耗。
- 封装性破坏：虽然备忘录模式本身是为了保护封装性，但在某些实现中，为了保存对象状态，可能需要破坏其封装性，使得备忘录可以访问对象的内部状态。
- 复杂性增加：引入备忘录模式会增加系统的复杂性，需要更多的类和接口来管理状态的保存和恢复。
总结与建议
备忘录模式是一种非常有用的设计模式，特别适合那些需要恢复到之前状态的场景。然而，设计者应当注意其可能带来的性能和复杂性问题。在实际应用中，应当权衡是否真正需要备忘录模式，或者是否有更简单或更高效的方法来实现相同的功能。例如，对于简单的撤销功能，可能使用命令模式更为合适；而对于状态频繁变化的系统，可能需要考虑更高效的状态管理方法。
