备忘录模式是一种行为型设计模式，它通过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。这样以后就可将该对象恢复到原先保存的状态。这种模式主要应用于以下场景：创建对象需要消耗大量资源，或对象状态的变更需要通知多个观察者。
本文目录导读：
在软件设计中，备忘录模式是一种行为型设计模式，它提供了一种保存对象状态的方法，以便在需要时能够恢复到先前的状态，这种模式主要用于防止数据的丢失，特别是在用户进行撤销操作时，可以方便地恢复到之前的状态，本文将深入探讨备忘录模式的原理、实现方式以及应用场景。
备忘录模式的原理
备忘录模式的核心思想是，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，这样，以后就可以将该对象恢复到原先保存的状态。
备忘录模式的主要角色有三个：发起人（Originator）、备忘录（Memento）和负责人（Caretaker）。
1、发起人（Originator）：负责创建一个备忘录，用以存储当前对象的内部状态，同时可以使用备忘录恢复内部状态。
2、备忘录（Memento）：负责存储发起人的某个状态，并可以防止发起人以外的其他对象访问备忘录。
3、负责人（Caretaker）：负责管理备忘录，但不负责查找备忘录的位置或删除备忘录。
备忘录模式的实现方式
备忘录模式的实现主要包括以下几个步骤：
1、定义发起人（Originator）类，包含创建备忘录和恢复状态的方法。
2、定义备忘录（Memento）类，用于存储发起人的某个状态。
3、定义负责人（Caretaker）类，负责管理备忘录。
4、在发起人类中，创建备忘录对象，并将当前状态保存到备忘录中。
5、当需要恢复状态时，从负责人类中获取备忘录对象，然后使用备忘录对象恢复发起人的状态。
备忘录模式的应用场景
备忘录模式主要应用于以下场景：
1、需要保存和恢复对象的状态的场景，在文本编辑器中，用户可能需要撤销或重做操作，这时可以使用备忘录模式来保存和恢复文本编辑器的状态。
2、需要避免对象状态被外部类修改的场景，在电子商务网站中，用户可能会在不同的页面之间浏览商品，这时可以使用备忘录模式来保护商品信息，防止商品信息被外部类修改。
3、需要提供一个可撤销的操作序列的场景，在图像编辑软件中，用户可能需要执行一系列操作，如缩放、旋转、裁剪等，这时可以使用备忘录模式来记录每一步操作，以便用户可以撤销操作。
备忘录模式的优缺点
1、优点：
- 提供了一种保存对象状态的方法，使得对象可以在任何时刻恢复到先前的状态，提高了系统的可扩展性。
- 降低了系统的耦合度，因为备忘录模式将保存和恢复状态的职责分离开来，使得发起人和负责人之间的依赖关系更加松散。
- 允许客户端代码以一致的方式处理对象的状态，使得客户端代码更加简洁。
2、缺点：
- 如果系统的状态变化非常频繁，那么备忘录模式可能会导致系统的性能下降，因为每次状态变化都需要创建一个新的备忘录对象。
- 备忘录模式可能导致系统的内存占用增加，因为需要为每个状态保存一个备忘录对象。
备忘录模式与其他设计模式的关系
备忘录模式与以下设计模式有关联：
1、命令模式（Command Pattern）：备忘录模式可以结合命令模式来实现撤销操作，在命令模式中，可以将每个操作封装成一个命令对象，然后将这些命令对象保存在备忘录对象中，当需要撤销操作时，可以从备忘录对象中获取相应的命令对象，并执行该命令对象的撤销方法。
2、原型模式（Prototype Pattern）：备忘录模式可以结合原型模式来实现状态的复制，在原型模式中，可以通过克隆对象来创建对象的副本，在备忘录模式中，可以将备忘录对象作为发起人对象的副本，从而实现状态的复制。
3、策略模式（Strategy Pattern）：备忘录模式可以结合策略模式来实现不同的恢复策略，在策略模式中，可以根据不同的条件选择不同的算法，在备忘录模式中，可以为备忘录对象定义不同的恢复策略，然后在恢复状态时根据需要选择合适的恢复策略。
备忘录模式的实例分析
下面通过一个简单的例子来说明备忘录模式的实现过程。
假设有一个文档编辑器，用户可以对文档进行编辑，包括添加、删除和修改文本内容，现在需要实现撤销和重做功能，即用户可以撤销之前的操作，也可以重做之前撤销的操作。
1、定义发起人（Originator）类，包含创建备忘录和恢复状态的方法。
public class TextEditor {
private String content;
private Memento memento;
public void createMemento() {
memento = new Memento(content);
}
public void restoreMemento() {
content = memento.getContent();
}
public void setContent(String content) {
this.content = content;
}
public String getContent() {
return content;
}
}2、定义备忘录（Memento）类，用于存储发起人的某个状态。
public class Memento {
private String content;
public Memento(String content) {
this.content = content;
}
public String getContent() {
return content;
}
}3、定义负责人（Caretaker）类，负责管理备忘录。
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Caretaker {
private List<Memento> mementos = new ArrayList<>();
public void saveMemento(Memento memento) {
mementos.add(memento);
}
public Memento getMemento(int index) {
return mementos.get(index);
}
}4、在发起人类中，创建备忘录对象，并将当前状态保存到备忘录中。
public class TextEditorDemo {
public static void main(String[] args) {
TextEditor textEditor = new TextEditor();
Caretaker caretaker = new Caretaker();
textEditor.setContent("Hello, world!");
textEditor.createMemento(); // 保存当前状态到备忘录
caretaker.saveMemento(textEditor.getMemento()); // 将备忘录交给负责人管理
textEditor.setContent("Hello, Java!");
textEditor.createMemento(); // 保存当前状态到备忘录
caretaker.saveMemento(textEditor.getMemento()); // 将备忘录交给负责人管理
textEditor.setContent("Hello, design patterns!");
textEditor.createMemento(); // 保存当前状态到备忘录
caretaker.saveMemento(textEditor.getMemento()); // 将备忘录交给负责人管理
}
}5、当需要恢复状态时，从负责人类中获取备忘录对象，然后使用备忘录对象恢复发起人的状态。
public class TextEditorDemo {
// ... 省略其他代码 ...
public static void main(String[] args) {
// ... 省略其他代码 ...
textEditor.restoreMemento(); // 恢复之前的状态，此时文本内容为 "Hello, world!"
textEditor.restoreMemento(); // 恢复之前的状态，此时文本内容为 "Hello, Java!"
textEditor.restoreMemento(); // 恢复之前的状态，此时文本内容为 "Hello, design patterns!"
}
}通过以上示例，我们可以看到备忘录模式在实现撤销和重做功能时的简洁性和灵活性，备忘录模式也降低了发起人、备忘录和负责人之间的耦合度，使得系统更加稳定和可扩展。
