Java 设计模式 | 备忘录模式（Memento Pattern）全解析 + 实战
在软件开发中，我们经常需要保存对象的历史状态，并在需要时恢复，例如：
- 文本编辑器的撤销/重做功能
- 游戏的存档/回档机制
- 数据库事务的回滚
如果不加控制地使用对象副本来保存状态，不仅浪费内存，而且增加系统复杂度。如何优雅地管理对象的历史状态？—— 备忘录模式（Memento Pattern）登场！
本篇文章基于《Head First 设计模式》，深入剖析 备忘录模式的核心概念、应用场景、优缺点、在 JDK 和 Spring 框架中的应用，并提供 Java 代码实战示例，帮助你掌握这一重要设计模式！🚀
📌 1. 为什么需要备忘录模式？（遇到的问题）
❌ 直接保存对象副本的问题
假设我们要在一个文本编辑器中实现“撤销”功能，最简单的方法是每次修改前保存一份对象副本：
EditorState backup = editor.clone();
但这样的问题是：
- 增加内存开销：对象副本可能非常大，保存多个状态会占用大量内存。
- 破坏封装性：外部代码必须了解
EditorState的内部细节，违反了 “信息隐藏” 原则。 - 难以维护：如果对象状态复杂，直接复制副本的方式会让代码变得臃肿。
👉 如何优雅地管理对象的历史状态，同时保持封装性？—— 备忘录模式登场！
📌 2. 备忘录模式是什么？（核心思想）
备忘录模式（Memento Pattern）用于 保存对象的某个历史状态，并在需要时恢复，而不暴露对象的实现细节。
🔹 模式结构
备忘录模式由 三个核心角色 组成：
- 发起人（Originator）： 需要保存状态的对象，提供创建和恢复备忘录的方法。
- 备忘录（Memento）： 负责存储发起人的内部状态，保证状态的封装性。
- 管理者（Caretaker）： 负责存储多个备忘录，并在需要时提供恢复功能。
📌 3. 备忘录模式的 Java 实现（代码实战）
🎯 需求：
我们实现一个文本编辑器，可以保存多个状态，并支持**撤销（Undo）**功能。
🚀 Step 1：定义 Memento（备忘录类）
// 备忘录类：存储 Editor 的状态
class Memento {
private final String text;
public Memento(String text) {
this.text = text;
}
public String getText() {
return text;
}
}
🚀 Step 2：定义 Editor（发起人）
// 发起人：文本编辑器，创建和恢复备忘录
class Editor {
private String text = "";
public void type(String words) {
text += words;
}
public String getText() {
return text;
}
// 创建备忘录
public Memento save() {
return new Memento(text);
}
// 恢复备忘录
public void restore(Memento memento) {
this.text = memento.getText();
}
}
🚀 Step 3：定义 Caretaker（管理者）
import java.util.Stack;
// 管理者：负责存储和恢复备忘录
class Caretaker {
private Stack<Memento> history = new Stack<>();
public void saveState(Editor editor) {
history.push(editor.save());
}
public void undo(Editor editor) {
if (!history.isEmpty()) {
editor.restore(history.pop());
}
}
}
🚀 Step 4：测试备忘录模式
public class MementoPatternDemo {
public static void main(String[] args) {
Editor editor = new Editor();
Caretaker caretaker = new Caretaker();
// 输入文字
editor.type("Hello, ");
caretaker.saveState(editor);
editor.type("World!");
caretaker.saveState(editor);
System.out.println("当前内容：" + editor.getText()); // Hello, World!
// 撤销一次
caretaker.undo(editor);
System.out.println("撤销一次：" + editor.getText()); // Hello,
// 再次撤销
caretaker.undo(editor);
System.out.println("撤销两次：" + editor.getText()); // （空）
}
}
📌 运行结果：
当前内容：Hello, World!
撤销一次：Hello,
撤销两次：
📌 4. 备忘录模式的应用场景
✅ 适用于：
- 文本编辑器的撤销/重做（如 Word、IDE 代码编辑器）
- 游戏存档/回档（如 RPG 游戏）
- 数据库事务回滚（如 Hibernate 的
savepoint机制） - Web 浏览器的历史记录
❌ 不适用于：
- 对象状态过于庞大（可能消耗大量内存）
- 状态变化过于频繁（存储和恢复的成本较高）
📌 5. 备忘录模式在 JDK & Spring 中的应用
🔹 JDK 中的应用
- Java 的
Serializable接口 允许对象序列化成字节流，从而保存和恢复状态。 java.util.Stack作为Caretaker，可以存储多个状态，实现撤销功能。
🔹 Spring 框架中的应用
- Spring 事务管理（Transaction Management）
- Spring 通过
TransactionManager维护数据库的回滚点，类似于备忘录模式中的Caretaker。 - 事务的
savepoint机制允许在事务中存储多个回滚点，并在异常发生时恢复。
- Spring 通过
📌 6. 备忘录模式的优缺点
✅ 优点
✔ 封装性好：状态存储在 Memento 中，不影响 Originator 的实现细节。
✔ 支持撤销/回滚：可以轻松地恢复历史状态。
✔ 解耦管理者与发起人：Caretaker 仅管理 Memento，不需要了解 Originator 细节。
❌ 缺点
❌ 可能消耗大量内存：如果对象状态过大，存储多个 Memento 可能导致内存占用过高。
❌ 状态变化过快时效率低：如果状态变化频繁，存储和恢复 Memento 的操作可能会影响性能。
📌 7. 总结
- 备忘录模式适用于需要保存和恢复历史状态的场景，如撤销、游戏存档、事务回滚等。
- 它封装了对象状态，保持封装性，避免直接暴露内部数据。
- 在 JDK 和 Spring 事务管理中都有类似应用，值得深入理解和运用！
💡 你是否在项目中用过类似的设计？欢迎留言交流！🚀