设计模式之备忘录模式（Memento）详解及代码示例

一、备忘录模式的定义与特点

　　备忘录（Memento）模式的定义：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，以便以后当需要时能将该对象恢复到原先保存的状态。该模式又叫快照模式。

　　备忘录模式能记录一个对象的内部状态，当用户后悔时能撤销当前操作，使数据恢复到它原先的状态。

二、备忘录模式优缺点

　　备忘录模式是一种对象行为型模式，其主要优点如下：

• 提供了一种可以恢复状态的机制。当用户需要时能够比较方便地将数据恢复到某个历史的状态。
• 实现了内部状态的封装。除了创建它的发起人之外，其他对象都不能够访问这些状态信息。
• 简化了发起人类。发起人不需要管理和保存其内部状态的各个备份，所有状态信息都保存在备忘录中，并由管理者进行管理，这符合单一职责原则。

　　其主要缺点是：

• 资源消耗大。如果要保存的内部状态信息过多或者特别频繁，将会占用比较大的内存资源。

三、备忘录模式的实现

　　备忘录模式的核心是设计备忘录类以及用于管理备忘录的管理者类，备忘录模式的主要角色如下：

• 发起人（Originator）角色：记录当前时刻的内部状态信息，提供创建备忘录和恢复备忘录数据的功能，实现其他业务功能，它可以访问备忘录里的所有信息。
• 备忘录（Memento）角色：负责存储发起人的内部状态，在需要的时候提供这些内部状态给发起人。
• 管理者（Caretaker）角色：对备忘录进行管理，提供保存与获取备忘录的功能，但其不能对备忘录的内容进行访问与修改。

　　备忘录模式的结构图如图所示：

　　　　　　　　　　　　

　　实现代码如下：

public class MementoPattern
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Originator or=new Originator();
        Caretaker cr=new Caretaker();       
        or.setState("S0"); 
        System.out.println("初始状态:"+or.getState());           
        cr.setMemento(or.createMemento()); //保存状态      
        or.setState("S1"); 
        System.out.println("新的状态:"+or.getState());        
        or.restoreMemento(cr.getMemento()); //恢复状态
        System.out.println("恢复状态:"+or.getState());
    }
}
//备忘录
class Memento
{ 
    private String state; 
    public Memento(String state)
    { 
        this.state=state; 
    }     
    public void setState(String state)
    { 
        this.state=state; 
    }
    public String getState()
    { 
        return state; 
    }
}
//发起人
class Originator
{ 
    private String state;     
    public void setState(String state)
    { 
        this.state=state; 
    }
    public String getState()
    { 
        return state; 
    }
    public Memento createMemento()
    { 
        return new Memento(state); 
    } 
    public void restoreMemento(Memento m)
    { 
        this.setState(m.getState()); 
    } 
}
//管理者
class Caretaker
{ 
    private Memento memento;       
    public void setMemento(Memento m)
    { 
        memento=m; 
    }
    public Memento getMemento()
    { 
        return memento; 
    }
}

　　测试结果如下：

初始状态:S0
新的状态:S1
恢复状态:S0

四、备忘录模式的应用场景

　　前面学习了备忘录模式的定义与特点、结构与实现，现在来看该模式的以下应用场景。

• 需要保存与恢复数据的场景，如玩游戏时的中间结果的存档功能。
• 需要提供一个可回滚操作的场景，如 Word、记事本、Photoshop，Eclipse 等软件在编辑时按 Ctrl+Z 组合键，还有数据库中事务操作。

五、备忘录模式的扩展

　　在前面介绍的备忘录模式中，有单状态备份的例子，也有多状态备份的例子。下面介绍备忘录模式如何同原型模式混合使用。在备忘录模式中，通过定义“备忘录”来备份“发起人”的信息，而原型模式的 clone() 方法具有自备份功能，所以，如果让发起人实现 Cloneable 接口就有备份自己的功能，这时可以删除备忘录类，其结构图如图所示：

　　　　　　　　　　

 　　代码如下所示：

public class PrototypeMemento
{
    public static void main(String[] args)
    {
        OriginatorPrototype or=new OriginatorPrototype();
        PrototypeCaretaker cr=new PrototypeCaretaker();       
        or.setState("S0"); 
        System.out.println("初始状态:"+or.getState());           
        cr.setMemento(or.createMemento()); //保存状态      
        or.setState("S1"); 
        System.out.println("新的状态:"+or.getState());        
        or.restoreMemento(cr.getMemento()); //恢复状态
        System.out.println("恢复状态:"+or.getState());
    }
}
//发起人原型
class OriginatorPrototype  implements Cloneable
{ 
    private String state;     
    public void setState(String state)
    { 
        this.state=state; 
    }
    public String getState()
    { 
        return state; 
    }
    public OriginatorPrototype createMemento()
    { 
        return this.clone(); 
    } 
    public void restoreMemento(OriginatorPrototype opt)
    { 
        this.setState(opt.getState()); 
    }
    public OriginatorPrototype clone()
    {
        try
        {
            return (OriginatorPrototype) super.clone();
        }
        catch(CloneNotSupportedException e)
        {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
}
//原型管理者
class PrototypeCaretaker
{ 
    private OriginatorPrototype opt;       
    public void setMemento(OriginatorPrototype opt)
    { 
        this.opt=opt; 
    }
    public OriginatorPrototype getMemento()
    { 
        return opt; 
    }
}

　　运行结果如下：

初始状态:S0
新的状态:S1
恢复状态:S0