21、设计模式之备忘录模式（Memento）

一、什么是备忘录模式
备忘录模式又称快照模式，是一种行为型设计模式。它可以在不破坏封装性的前提下捕获一个对象的内部状态，并在对象之外保存这个状态，以便在需要的时候恢复到原先保存的状态。

二、角色组成

源发器（Originator）：需要保存和恢复状态的对象。它创建一个备忘录对象，用于存储当前对象的状态，也可以使用备忘录对象恢复自身的状态。
备忘录（Memento）：存储源发器对象的状态。备忘录对象可以包括一个或多个状态属性，源发器可以根据需要保存和恢复状态。
管理者（Caretaker）：负责保存备忘录对象，但不能修改备忘录对象的内容。它可以存储多个备忘录对象，并决定何时将备忘录恢复给源发器。

三、优缺点
优点：

状态保存与恢复：备忘录模式可以帮助我们保存对象的状态，并在需要时恢复到之前的状态。这在某些情况下非常有用，比如撤销操作或者程序崩溃后的恢复。
封装性和隔离性：可以确保对象的状态保存在备忘录对象中，而不会暴露给其他对象。这为对象的封装性和隔离性提供了保护，使得对象的状态变化对其他对象是透明的。
缺点：

内存占用：可能引起较大的内存占用，特别是当对象的状态较多且状态改变频繁时。每个备忘录对象都需要保存一份完整的状态，如果状态较多或者备忘录对象较多，可能会消耗大量内存。
性能开销：备忘录模式涉及到创建、存储和恢复状态的操作，这些操作可能引起一定的性能开销。特别是在状态较大或者对象较复杂的情况下，备忘录模式的性能可能会受到影响。
四、应用场景
浏览器的回退：当我们点击回退箭头时，浏览器会回退到上一个被浏览的网站，以显示之前访问的页面。

文本编辑器的撤销：如果误删了一些内容或者想恢复之前的修改，可以进行撤销操作。

数据库事务管理：当执行数据库操作时，我们可以将当前数据库的状态保存到备忘录对象中，在回滚操作或者发生错误时，可以使用备忘录对象恢复到之前的数据库状态。

五、代码实现
下面以文本编辑器为例，解释一下备忘录模式。

用户可以在编辑器中输入文本，并允许回退到之前的编辑状态。其中Editor类代表文本编辑器（源发器），它具有保存和恢复文本内容的功能。EditorMemento类表示备忘录对象，用于保存Editor的状态。History类作为管理者，负责保存和管理备忘录对象。

5.0 UML类图

5.1 EditorMemento——备忘录（Memento）

/**
 * 
 * 1.备忘录（Memento）：备忘录，保存编辑器的状态
 * 定义：存储源发器对象的状态。备忘录对象可以包括一个或多个状态属性，源发器可以根据需要保存和恢复状态。
 */
public class EditorMemento {
    //文本内容 （可以是属性、也可以是对象）
    private  String content;
 
    public EditorMemento(String content) {
        this.content = content;
    }
 
    public String getContent() {
        return content;
    }
}
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5.2 Editor——源发器（Originator）

/**
 * 
 * 2.源发器（Originator）：文本编辑器
 * 定义：需要保存和恢复状态的对象。它创建一个备忘录对象，用于存储当前对象的状态，也可以使用备忘录对象恢复自身的状态。
 */
public class Editor {
    //内容（可以是属性、也可以是对象）
    private String content;
 
    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }
 
    public String getContent() {
        return content;
    }
 
    // 创建备忘录对象，保存当前状态
    public EditorMemento createMemento() {
        return new EditorMemento(content);
    }
 
    // 恢复备忘录对象保存的状态
    public void restoreMemento(EditorMemento memento) {
        content = memento.getContent();
    }
 
}
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5.3 History——管理者（Caretaker）

/**
 * 
 * 3.管理者（Caretaker）：历史记录
 * 定义：负责保存备忘录对象，但不能修改备忘录对象的内容。它可以存储多个备忘录对象，并决定何时将备忘录恢复给源发器。
 */
public class History {
    //备忘录可以保存多个状态
    private final List<EditorMemento> mementos = new ArrayList<>();
 
    // 保存备忘录对象的状态
    public void push(EditorMemento memento) {
        mementos.add(memento);
    }
 
    // 弹出（移除）最近保存的备忘录对象，并返回它
    public EditorMemento pop() {
        int lastIndex = mementos.size() - 1;
        EditorMemento lastMemento = mementos.get(lastIndex);
        mementos.remove(lastIndex);
        return lastMemento;
    }
 
}
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5.4 testMemento

/**
 * 
 * 备忘录模式测试类
 */
@SpringBootTest
public class TestMemento {
 
    @Test
    void testMemento(){
        //创建文本编辑器（源发器）
        Editor editor = new Editor();
        //创建管理者
        History history = new History();
        // 编辑文本并保存状态
        editor.setContent("Hello");
        history.push(editor.createMemento());
 
        // 编辑更多文本并再次保存状态
        editor.setContent("Hello, Java!");
        history.push(editor.createMemento());
 
        editor.setContent("Hello，world!");
        System.out.println("当前内容: " + editor.getContent());
 
        // 恢复之前的状态
        editor.restoreMemento(history.pop());
        System.out.println("恢复后上一次内容: " + editor.getContent());
 
        editor.restoreMemento(history.pop());
        System.out.println("恢复后上二次内容: " + editor.getContent());
    }
}
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六、总结
备忘录模式提供了一种灵活的机制来保存和恢复对象的状态，对于需要撤销、恢复或者状态管理的场景非常有用。然而，它也可能引起较大的内存占用和一定的性能开销，需要在使用之前慎重考虑。以下场景可以作为参考：

撤销和恢复功能：可以通过保存对象的历史状态来实现撤销和恢复功能，比如文本编辑器、绘图应用程序或任务管理器。
版本控制：如果你的应用程序需要跟踪对象状态的历史记录，并支持版本控制功能，备忘录模式可以帮助实现这种需求。例如，可以使用备忘录模式来实现文档的版本控制。
多阶段事务：备忘录模式可以用于实现多阶段事务的状态管理。在一个事务中，可能需要保存中间状态，以便在需要时回滚到之前的状态。