备忘录模式是一种对象行为型模式，它可以在不破坏封装性的前提下捕获一个对象的内部状态，并在对象之外保存这个状态，以便在需要的时候恢复到原先保存的状态。备忘录模式的主要优点如下：提供了一种可以恢复状态的机制，当用户需要时能够比较方便地将数据恢复到某个历史的状态，实现了内部状态的封装，除了创建它的发起人之外，其他对象都不能够访问这些状态信息，简化了发起人类。备忘录模式的主要缺点是资源消耗大，如果要保存的内部状态信息过多或者特别频繁，将会占用比较大的内存资源 。
本文目录导读：
在软件开发中，我们经常会遇到需要管理和维护大量状态的情况，这些状态可能来自于用户输入、应用程序内部逻辑或者其他外部因素，为了有效地管理和追踪这些状态，我们可以使用一种称为“备忘录模式”的设计模式，本文将详细介绍备忘录模式的概念、原理以及如何在实际项目中应用。
备忘录模式简介
备忘录模式(Memento Pattern)是一种行为型设计模式，它允许你保存一个对象的内部状态，以便在之后可以恢复到这个状态，这种模式的主要目的是解决系统在运行过程中需要保存和恢复状态的问题，备忘录模式通常用于以下场景：
1、用户界面(UI)状态管理：当用户在应用程序中进行一系列操作时，UI的状态可能会发生变化，通过使用备忘录模式，我们可以在用户退出应用程序之前保存当前的UI状态，以便下次启动时可以恢复到这个状态。
2、业务逻辑状态管理：在复杂的业务逻辑中，可能需要保存多个中间状态以便于后续处理，备忘录模式可以帮助我们在这些状态下进行操作，并在需要时恢复到之前的状态。
3、数据持久化：在一些需要将数据持久化的场景中，备忘录模式可以帮助我们保存数据的副本，以便在程序意外终止或者系统崩溃时可以恢复数据。
备忘录模式的组成
备忘录模式主要包括以下几个部分：
1、抽象备忘录(Memento):这是一个包含应用程序内部状态信息的类，它的职责是保存应用程序的状态，并提供一个方法来恢复之前保存的状态。
2、具体备忘录(Caretaker):这是一个负责管理备忘录对象的类，它的职责是存储和管理备忘录对象，并提供一个方法来获取当前保存的所有备忘录对象。
3、抽象角色(Originator):这是一个定义了增加、修改和删除备忘录的具体操作的接口，它的职责是通过具体备忘录对象来执行这些操作。
4、具体角色(Concrete Originator):这是一个实现了抽象角色接口的具体类，它的职责是定义具体的增加、修改和删除备忘录的操作。
备忘录模式的应用实例
下面我们通过一个简单的示例来说明如何使用备忘录模式，假设我们有一个在线购物系统，用户可以添加商品到购物车，我们需要实现一个功能，让用户可以在购物车中查看之前的添加记录，在这个场景中，我们可以使用备忘录模式来保存用户的购物车状态。
1、我们需要定义一个抽象角色接口ShoppingCart,它包含了增加、修改和删除购物车项的方法：
public interface ShoppingCart {
void addItem(String item);
void removeItem(String item);
}2、我们需要定义一个具体角色ConcreteShoppingCart,它实现了ShoppingCart接口，并使用Memento来保存购物车的状态：
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class ConcreteShoppingCart implements ShoppingCart {
private List<String> items;
private Memento memento; // 使用备忘录来保存购物车状态
public ConcreteShoppingCart() {
items = new ArrayList<>();
}
@Override
public void addItem(String item) {
items.add(item);
memento = new Memento(items); // 保存当前状态到备忘录中
}
@Override
public void removeItem(String item) {
items.remove(item);
memento = new Memento(items); // 保存当前状态到备忘录中
}
}3、我们需要定义一个抽象备忘录类Memento,它包含了应用程序内部状态信息：
public class Memento {
private List<String> items; // 这里只是一个简单的例子，实际情况下可能需要保存更多的状态信息
public Memento(List<String> items) {
this.items = items;
}
}4、我们需要定义一个具体备忘录类Caretaker,它负责存储和管理备忘录对象：
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Stack; // 我们使用栈来存储所有的备忘录对象，这样就可以轻松地回滚到之前的状态
public class Caretaker implements MementoStorage {
private Stack<Memento> states; // 我们使用栈来存储所有的备忘录对象，这样就可以轻松地回滚到之前的状态
private List<String> currentItems; // 这里只是一个简单的例子，实际情况下可能需要保存更多的状态信息和对应的操作者信息等信息
int currentStatePointer = -1; // 指向当前正在使用的备忘录对象的指针，初始值为-1表示没有备忘录对象被使用过
int maxSize = 100; // 每个备忘录对象所占用的最大空间大小，可以根据实际情况进行调整
int statePointerLimit = maxSize; // 每次最多可以回滚到的上一个状态，可以根据实际情况进行调整，如果设置得太大可能会导致内存溢出等问题，设置得太小可能会导致频繁地回滚状态，影响性能，这里我们设置为最大可存储的大小，表示每次最多可以回滚到最后一个状态，实际上可以根据实际情况进行调整，例如如果只需要回滚到最近一次的状态，可以将这个值设置为1，如果需要支持回滚到任意一个历史状态，那么可以将这个值设置为所有历史状态的数量加1，这样就需要对每个新添加的状态都进行一次额外的空间分配操作，但是这样做的好处是可以避免频繁地释放和重新分配内存空间，从而提高性能，不过需要注意的是，如果设置得过大，可能会导致内存溢出等问题，因此需要根据实际情况进行权衡和选择。
