備忘錄模式Memento——給你的對象一劑“後悔藥”

備忘錄模式在不破壞封閉的前提下，捕獲一個對象的内部狀态，并在該對象之外儲存這個狀态。這樣以後就可将該對象恢複到原先儲存的狀态。

一、備忘錄模式

我們編輯word文檔、寫這篇部落格的時候，經常用到 ctrl+z 這個快捷鍵，就是撤銷目前操作回到上一步編輯狀态。還有一些線上考試系統，在考到中間的時候退出，再重進還能在上一次的基礎上接着做題。這裡面都有一個環節，那就是回複到之前的某個節點，這個怎麼實作的呢？

其中一種方式就是通過備忘錄模式去實作，它能儲存對象目前狀态，并在之後恢複到此狀态（後悔藥），當然它也保證被儲存的對象狀态不能被外部通路，保證内部完整性，不向外透露。

角色

• 發起人: 發起人的内部要規定要備忘的範圍，負責提供備案資料
• 備忘錄: 存儲發起人對象的内部狀态，在需要的時候，可以向其他人提供這個内部狀态，以友善負責人恢複發起人狀态
• 負責人: 負責對備忘錄進行管理（儲存或提供備忘錄）

二、代碼實作

這裡就以考試系統為例，中途退出再進入。

Originator 建立者：

/**
 * Originator 建立者
 * 其内部可以實作備忘錄的建立以及恢複
 * 負責建立一個備忘錄，用來記錄、恢複自身的内部狀态。同時根據需要決定Memento存儲自身的那些狀态
 *
 * 考試系統（Originator）
 */
@ToString
public class ExaminationSystem {
    // 題目序号
    private int topicNum = 1;
    // 剩餘時間
    private int remainingTime = 120;
    // 答案緩存
    private String answer = "";

    // 開始答題
    public void startTest(){
        Console.log("開始答題：" + String.format("第%d題", topicNum));
        remainingTime -=10;
        Console.log("時間還剩" + remainingTime + "分鐘");
        answer = "答案1";
        topicNum++;
        Console.log("開始做"+String.format("第%d題", topicNum));
    }

    // 退出考試
    public void quit(){
        Console.log("---------------------");
        Console.log("退出前的情況："+this.toString());
        Console.log("退出考試");
        Console.log("---------------------");
    }

    // 建立備忘錄
    public Memento createMemoto(){
        Memento memento = new Memento();
        memento.topicNum = topicNum;
        memento.remainingTime = remainingTime;
        memento.answer = answer;
        return memento;
    }

    // 擷取備忘錄，恢複當時的對象狀态
    public void restore(Memento memento){
        this.topicNum = memento.topicNum;
        this.remainingTime = memento.remainingTime;
        this.answer = memento.answer;
        System.out.println("恢複後的考試屬性："+this.toString());
    }
}      

Memento 備忘錄類：

/**
 * 備忘錄類
 */
@ToString
public class Memento {
    public int topicNum;
    public int remainingTime;
    public String answer;
}      

/**
 * 負責管理 Memento
 */
public class Caretaker {
    //備忘錄
    Memento memento;

    //存檔
    public void archive(Memento memoto){
        this.memento = memoto;
    }

    //擷取存檔
    public Memento getMemoto(){
        return memento;
    }
}      

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 建構考試系統對象（Originator）
        ExaminationSystem examination = new ExaminationSystem();
        //開始考試
        examination.startTest();
        //建構caretaker，用于試卷存檔
        Caretaker caretaker = new Caretaker();
        //通過考試系統本身建立備忘錄，caretaker執行存檔操作
        caretaker.archive(examination.createMemoto());
        //退出考試
        examination.quit();
        //重新開啟考試，并通過caretaker恢複考試進度
        ExaminationSystem examination_new = new ExaminationSystem();
        examination_new.restore(caretaker.getMemoto());
    }
}      

開始答題：第1題
時間還剩110分鐘
開始做第2題
---------------------
退出前的情況：ExaminationSystem(topicNum=2, remainingTime=110, answer=答案1)
退出考試
---------------------
恢複後的考試屬性：ExaminationSystem(topicNum=2, remainingTime=110, answer=答案1)      

三、适用場景

上面的介紹可以看到備忘錄模式可以儲存一份對象的快照，一般來說，一個對象有一個對應的備忘對象，記錄對象中要備忘的字段，而多個對象的備忘，同一由同一個負責人進行管理，可以用 Map 來做到這一點，負責人中的備忘容器是一個 Map 類型的資料，值是一個實作備忘接口的資料結構即可。

有了這個快照那就等于有了“後悔藥”，比如可以暫時将遊戲存檔，可以撤銷操作回到之前的狀态，再比如把儲存的備忘錄序列化成字元串儲存在磁盤中，下次啟動的時候從磁盤中擷取狀态，這樣就可以做一個簡單的快照了，等等。

• 優點:

• 備忘錄模式僅做資料備忘，不論該資料是否正确。
• 設計模式最大的優點就是解耦，各司其職，發起人隻需要提供備忘資料，不需要對其進行管理

• 缺點

• 實際應用中，備忘錄模式大多是多狀态的，如果進行大量備忘的話，會占用大量記憶體，當然，如果持久化在磁盤中的話，會減少記憶體占用，但會增加IO操作，這就需要開發者根據實際業務情況進行取舍了。

使用場景

• 需要儲存一個對象在某一個時刻的狀态或者部分狀态
• 如果用一個接口來讓其他對象的到這些狀态，将會暴露這個對象的實作細節并破壞對象的的封裝性，一個對象不希望外界直接通路其内部狀态，通過中間對象可以間接通路其内部狀态