【设计模式】备忘录模式（Memento）详解：在不破坏封装的前提下保存对象状态

1. 引言：为什么“撤销”这么难？

在日常软件中，“撤销 / 回滚”几乎无处不在：

• 编辑器的 Ctrl + Z
• 游戏存档
• 事务回滚
• 配置快照

最直接的想法是：

classEditor{Stringtext;}

直接暴露字段保存？

• 破坏封装
• 状态越来越复杂
• 外部对象不该知道内部细节

备忘录模式的目标：保存状态，但不暴露内部结构。

备忘录模式提供了一种状态恢复的实现机制，使得用户可以方便地回到一个特定的历史步骤，当新的状态无效或者存在问题时，可以使用暂时存储起来的备忘录将状态复原，很多软件都提供了撤销（Undo）操作，如 Word、记事本、Photoshop、IDEA等软件在编辑时按 Ctrl+Z 组合键时能撤销当前操作，使文档恢复到之前的状态；还有在 浏览器 中的后退键、数据库事务管理中的回滚操作、玩游戏时的中间结果存档功能、数据库与操作系统的备份操作、棋类游戏中的悔棋功能等都属于这类。

2. 什么是备忘录模式

GoF 定义

在不破坏封装的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。

详细解释：又叫快照模式，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。

一句话理解：

状态交给“备忘录”保存。

3. 备忘录模式的核心思想

备忘录模式解决的问题是：

1. 如何保存对象内部状态
2. 如何恢复历史状态
3. 不让外部对象直接操作内部细节

状态属于对象，但保存权不属于对象自己。

4. 备忘录模式的结构

备忘录模式包含三个角色：

1. Originator（发起人）：需要保存状态的对象

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。

2. Memento（备忘录）：状态快照

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。

3. Caretaker（管理者）：保存备忘录，但不解析内容

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。

5. 示例：文本编辑器撤销功能

5.1 备忘录类（不可变）

publicclassEditorMemento{privatefinalStringcontent;publicEditorMemento(Stringcontent){this.content=content;}publicStringgetContent(){returncontent;}}

5.2 发起人

publicclassEditor{privateStringcontent;publicvoidwrite(Stringtext){content=text;}publicEditorMementosave(){returnnewEditorMemento(content);}publicvoidrestore(EditorMementomemento){this.content=memento.getContent();}publicStringgetContent(){returncontent;}}

5.3 管理者

importjava.util.Stack;publicclassHistory{privateStack<EditorMemento>stack=newStack<>();publicvoidpush(EditorMementomemento){stack.push(memento);}publicEditorMementopop(){returnstack.pop();}}

5.4 客户端使用

Editoreditor=newEditor();Historyhistory=newHistory();editor.write("Hello");history.push(editor.save());editor.write("Hello World");history.push(editor.save());editor.write("Hello World!!!");editor.restore(history.pop());System.out.println(editor.getContent());

6. 备忘录模式的优点

1. 不破坏封装
2. 支持撤销 / 回滚
3. 状态管理职责清晰
4. 符合单一职责原则

7. 备忘录模式的缺点

1. 状态快照占内存
2. 深拷贝成本高
3. 状态过多时管理复杂

8. 备忘录 vs 命令

9. 备忘录 vs 状态模式

10. JDK / 框架中的备忘录思想

数据库事务

• undo log
• savepoint

本质上就是备忘录思想。

11. 适用场景

• 编辑器
• 游戏存档
• 事务系统
• 快照 / 回滚

12. 一个常见误区

备忘录不是简单的 getter/setter，而是“受控的状态快照”。

参考

备忘录模式 | 菜鸟教程

《图解设计模式》

备忘录 - Java教程 - 廖雪峰的官方网站

备忘录设计模式