【Java教程】Day20-18 设计模式：行为型模式——备忘录模式（Memento）

1. 备忘录模式概述

备忘录模式（Memento Pattern）主要用于捕获一个对象的内部状态，并将该状态保存到外部，在不破坏封装性的前提下，能够在后续恢复该状态。这种模式的核心思想是：通过备份对象的状态，使得对象能够在不暴露内部结构的情况下进行状态恢复。

在现实生活中，我们经常会遇到类似的场景：文本编辑器的“撤销”和“重做”功能，图像编辑器的“撤回”和“恢复”，甚至一些高级软件的历史版本管理，都是备忘录模式的应用场景。

2. 备忘录模式的角色

标准的备忘录模式包含三个主要角色：

2.1 Memento（备忘录）

• 负责存储对象的内部状态。

• 仅保存状态数据，不暴露状态的具体实现，确保封装性。

2.2 Originator（发起人）

• 创建并设置备忘录（Memento）的状态。

• 负责恢复和修改自身状态。

2.3 Caretaker（管理者）

• 负责保存和管理备忘录对象。

• 不直接修改备忘录，只负责备份和恢复状态。

3. 备忘录模式应用场景

许多现代软件都使用了备忘录模式，尤其是在有"撤销"（Undo）和"重做"（Redo）功能的程序中。比如：

• 文本编辑器：记录并恢复编辑历史，允许用户撤销和重做操作。

• 图像编辑器：保存图片编辑的历史记录，以便用户撤回或恢复某个操作。

• 游戏：保存玩家的历史进度或某些关键状态，以便回溯。

4. 备忘录模式的实现

我们以一个简单的文本编辑器（TextEditor）为例，来实现备忘录模式。文本编辑器的基本功能是允许用户增删字符。我们将使用备忘录模式来保存和恢复编辑器的状态。

4.1 定义TextEditor类

TextEditor类是我们的发起人（Originator），它允许我们增加、删除字符，并提供获取和设置状态的接口。

 

javapublic class TextEditor {    private StringBuilder buffer = new StringBuilder();​    // 增加一个字符    public void add(char ch) {        buffer.append(ch);    }​    // 增加一段字符串    public void add(String s) {        buffer.append(s);    }​    // 删除一个字符    public void delete() {        if (buffer.length() > 0) {            buffer.deleteCharAt(buffer.length() - 1);        }    }​    // 获取当前的状态    public String getState() {        return buffer.toString();    }​    // 恢复某个状态    public void setState(String state) {        this.buffer.delete(0, this.buffer.length());        this.buffer.append(state);    }}

 

4.2 创建Memento类

Memento类负责保存TextEditor的内部状态。它是一个简单的POJO（Plain Old Java Object），只需要存储当前状态即可。

 

javapublic class Memento {    private String state;​    public Memento(String state) {        this.state = state;    }​    public String getState() {        return state;    }}

 

4.3 Caretaker管理备忘录

Caretaker类负责管理备忘录。它保存发起人对象的状态，并提供恢复功能。

javapublic class Caretaker {    private Memento memento;​    // 保存备忘录    public void saveMemento(Memento memento) {        this.memento = memento;    }​    // 获取备忘录    public Memento getMemento() {        return memento;    }}

 

4.4 备忘录模式的示例应用

接下来，我们将创建一个简单的应用，演示如何使用备忘录模式来保存和恢复文本编辑器的状态：

 

javapublic class Main {    public static void main(String[] args) {        // 创建TextEditor对象        TextEditor editor = new TextEditor();​        // 增加内容        editor.add("Hello");        editor.add(" ");        editor.add("World");                // 创建Caretaker对象        Caretaker caretaker = new Caretaker();​        // 保存当前状态        caretaker.saveMemento(new Memento(editor.getState()));​        // 增加更多内容        editor.add("!");                // 打印修改后的内容        System.out.println("After adding content: " + editor.getState());​        // 恢复之前的状态        editor.setState(caretaker.getMemento().getState());                // 打印恢复后的内容        System.out.println("After undo: " + editor.getState());    }}

 

输出结果：

 

mathematicaAfter adding content: Hello World!After undo: Hello World

 

4.5 备忘录模式的优点

• 封装性：备忘录模式可以在不破坏对象封装性的前提下捕获和恢复对象的状态。

• 简化恢复过程：对于需要频繁进行状态恢复的场景，备忘录模式提供了简洁的实现方式。

• 历史记录管理：它能够有效管理对象的历史状态，尤其适用于撤销和重做的场景。

5. 练习

请给上面实现的TextEditor类添加备忘录模式，支持更多的操作，比如撤销、重做功能。你可以增加多个备忘录来支持不同的状态恢复，并在应用中进行测试。

6. 小结

备忘录模式主要用于保存对象的内部状态，以便在未来的某个时刻恢复。这一模式通常应用于需要撤销和重做功能的软件，如文本编辑器、图像编辑器、游戏等。在实现时，我们通过引入三个角色：Memento、Originator和Caretaker，来实现状态的捕获和恢复。备忘录模式不仅提高了代码的可维护性，还增强了系统的扩展性。

 

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通过以上实例和讲解，相信大家已经对备忘录模式有了较为清晰的理解，尤其是在实际应用中如何利用该模式来解决撤销和恢复的功能需求。