Java 设计模式之备忘录模式：优雅保存与恢复对象状态

三两肉

627人浏览 · 2025-10-29 18:15:17

三两肉 · 2025-10-29 18:15:17 发布

公众号：【CTO成长日记】

Java 设计模式之备忘录模式：优雅保存与恢复对象状态

在软件开发中，我们经常需要保存对象的中间状态，以便在需要时能够恢复到该状态。例如文本编辑器的撤销功能、游戏中的存档机制、事务的回滚操作等。备忘录模式（Memento Pattern）正是为这类场景设计的，它提供了一种在不破坏封装性的前提下，捕获和恢复对象状态的机制。

备忘录模式的核心思想

备忘录模式属于行为型设计模式，其核心思想是在不暴露对象内部状态的情况下，捕获并保存对象的内部状态，以便后续需要时能将对象恢复到之前的状态。

这种设计的好处是：

保持对象状态的封装性，不暴露内部实现细节
提供了状态恢复机制，支持撤销操作
简化了原发器对象，将状态保存和恢复的逻辑分离出去

备忘录模式的角色组成

备忘录模式主要包含三个核心角色：

原发器（Originator）：需要保存状态的对象，能创建备忘录并从备忘录恢复状态
备忘录（Memento）：存储原发器的内部状态，对其他对象隐藏具体实现
负责人（Caretaker）：负责管理备忘录，提供保存和获取备忘录的接口，但不操作备忘录的内容

备忘录模式的代码实现

下面我们通过一个文本编辑器的例子来实现备忘录模式，该编辑器需要支持文本内容的保存和撤销功能。

1. 定义备忘录类

备忘录类用于存储原发器的状态，为了保证封装性，它通常只允许原发器访问其内部状态，对其他对象隐藏细节。

// 备忘录类：存储文本编辑器的状态
public class EditorMemento {
    private final String content;  // 保存的文本内容
    private final int cursorPosition;  // 保存的光标位置
    
    // 构造方法私有，只能由原发器创建
    public EditorMemento(String content, int cursorPosition) {
        this.content = content;
        this.cursorPosition = cursorPosition;
    }
    
    // 只提供给原发器访问的 getter 方法
    String getContent() {
        return content;
    }
    
    int getCursorPosition() {
        return cursorPosition;
    }
}

2. 定义原发器类

原发器是需要保存状态的对象，它负责创建备忘录（保存当前状态）和从备忘录恢复状态。

// 原发器：文本编辑器
public class TextEditor {
    private String content;  // 当前文本内容
    private int cursorPosition;  // 当前光标位置
    
    public TextEditor() {
        this.content = "";
        this.cursorPosition = 0;
    }
    
    // 输入文本
    public void type(String text) {
        content = content.substring(0, cursorPosition) + text + content.substring(cursorPosition);
        cursorPosition += text.length();
    }
    
    // 移动光标
    public void moveCursor(int position) {
        if (position >= 0 && position <= content.length()) {
            this.cursorPosition = position;
        }
    }
    
    // 创建备忘录，保存当前状态
    public EditorMemento save() {
        return new EditorMemento(content, cursorPosition);
    }
    
    // 从备忘录恢复状态
    public void restore(EditorMemento memento) {
        this.content = memento.getContent();
        this.cursorPosition = memento.getCursorPosition();
    }
    
    // 辅助方法：显示当前状态
    public void showState() {
        System.out.println("文本内容：" + content);
        System.out.println("光标位置：" + cursorPosition);
        System.out.println("---------------------");
    }
    
    // getter 方法
    public String getContent() {
        return content;
    }
    
    public int getCursorPosition() {
        return cursorPosition;
    }
}

3. 定义负责人类

负责人负责管理备忘录，它可以保存多个备忘录，提供保存和获取备忘录的接口，但不能查看或修改备忘录的内容。

// 负责人：管理备忘录
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class EditorHistory {
    private List<EditorMemento> mementos = new ArrayList<>();
    
    // 保存备忘录
    public void saveMemento(EditorMemento memento) {
        mementos.add(memento);
    }
    
    // 获取上一个备忘录（撤销操作）
    public EditorMemento getPreviousMemento() {
        if (mementos.size() == 0) {
            return null;
        }
        
        // 移除并返回最后一个备忘录
        int lastIndex = mementos.size() - 1;
        EditorMemento lastMemento = mementos.get(lastIndex);
        mementos.remove(lastIndex);
        return lastMemento;
    }
}

4. 客户端使用示例

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建文本编辑器和历史记录管理器
        TextEditor editor = new TextEditor();
        EditorHistory history = new EditorHistory();
        
        // 第一次操作
        editor.type("Hello, ");
        history.saveMemento(editor.save());  // 保存状态
        System.out.println("第一次操作后：");
        editor.showState();
        
        // 第二次操作
        editor.type("World!");
        history.saveMemento(editor.save());  // 保存状态
        System.out.println("第二次操作后：");
        editor.showState();
        
        // 第三次操作
        editor.moveCursor(7);
        editor.type("Java ");
        history.saveMemento(editor.save());  // 保存状态
        System.out.println("第三次操作后：");
        editor.showState();
        
        // 第一次撤销
        editor.restore(history.getPreviousMemento());
        System.out.println("第一次撤销后：");
        editor.showState();
        
        // 第二次撤销
        editor.restore(history.getPreviousMemento());
        System.out.println("第二次撤销后：");
        editor.showState();
    }
}

运行结果：

第一次操作后：
文本内容：Hello, 
光标位置：7
---------------------
第二次操作后：
文本内容：Hello, World!
光标位置：13
---------------------
第三次操作后：
文本内容：Hello, Java World!
光标位置：12
---------------------
第一次撤销后：
文本内容：Hello, World!
光标位置：13
---------------------
第二次撤销后：
文本内容：Hello, 
光标位置：7
---------------------