《备忘录模式》｜设计模式系列第17篇

系列：行为型模式 · 备忘录模式（Memento Pattern）
关键词：快照、保存状态、恢复、原发器、备忘录、负责人

一、什么是备忘录模式

备忘录模式（Memento Pattern）：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。这样以后就可将该对象恢复到原先保存的状态。

属于行为型设计模式。

简单理解：
备忘录就是对象的状态快照。原发器把当前内部状态打包存入备忘录对象，交给负责人保管；后续需要回滚时，原发器再从备忘录读取状态恢复自身。备忘录对外隐藏数据，只有原发器可以读写快照内容，保证封装不被破坏。
例子：编辑器保存快照，随时撤销回退到之前文本状态。

核心意图
保存对象历史状态，支持回滚；同时保护对象内部状态不对外暴露。

适用场景

需要保存对象某个时刻状态，支持撤销恢复
不想直接暴露对象内部字段，破坏封装
快照数量可控，可维护历史状态列表
游戏存档、编辑器undo、业务数据回滚

⚠️ 缺点预警：快照对象会占用内存；大量频繁保存状态会造成内存压力；负责人只负责存储，不能修改备忘录内容。

二、UML结构图

角色划分：

Originator（原发器）：拥有内部状态，可以创建备忘录，也可以用备忘录恢复状态
Memento（备忘录）：存储Originator的内部状态，只允许原发器访问数据
Caretaker（负责人）：保存备忘录对象，只负责存储，不能读取/修改备忘录内部数据
Client（客户端）：操作原发器和负责人，触发快照保存与恢复

三、Java 完整示例

场景：TextEditor 文本编辑器，保存文本快照，支持恢复。代码全部使用英文。

1. Memento 备忘录

public class Memento {
    private final String content;

    public Memento(String content) {
        this.content = content;
    }

    public String getContent() {
        return content;
    }
}

2. Originator 原发器

public class TextEditor {
    private String content;

    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }

    public String getContent() {
        return content;
    }

    // create snapshot
    public Memento save() {
        return new Memento(content);
    }

    // restore from snapshot
    public void restore(Memento memento) {
        this.content = memento.getContent();
    }
}

3. Caretaker 负责人

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Caretaker {
    private List<Memento> mementoList = new ArrayList<>();

    public void add(Memento memento) {
        mementoList.add(memento);
    }

    public Memento get(int index) {
        return mementoList.get(index);
    }
}

4. Client 客户端

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        TextEditor editor = new TextEditor();
        Caretaker caretaker = new Caretaker();

        editor.setContent("Version 1");
        caretaker.add(editor.save());

        editor.setContent("Version 2");
        caretaker.add(editor.save());

        editor.setContent("Version 3");
        System.out.println("Current: " + editor.getContent());

        // restore to version 2
        editor.restore(caretaker.get(1));
        System.out.println("Restore to: " + editor.getContent());
    }
}

运行输出：

Current: Version 3
Restore to: Version 2

四、优缺点总结

✅ 优点

保存对象快照，方便状态回滚，不破坏封装
原发器与快照解耦，状态由负责人统一管理
新增快照逻辑，不修改原有业务代码，符合开闭原则

❌ 缺点

大量保存备忘录会占用较多内存
Caretaker只负责存储，无法修改备忘录内部状态
如果对象字段复杂，备忘录复制成本较高

五、备忘录模式 vs 原型模式

模式	目标	核心
Memento	保存历史快照，用于回滚恢复	记录对象某一刻状态，交由外部保管
Prototype	克隆全新对象，用于复制实例	创建对象副本，新对象独立

六、框架源码应用

Spring StateMachine 状态快照
各类编辑器/IDE undo 快照机制
数据库事务Savepoint（思想类似）

七、小结

备忘录模式核心：原发器生成状态快照放入备忘录，负责人保管快照，支持对象回滚，保持封装。
注意：不要滥用，如果对象状态很大、快照数量很多，谨慎使用，避免内存溢出。