设计模式之 Memento - 备忘录模式

Memento模式也叫备忘录模式，是由GoF提出的23种软件设计模式的一种。Memento模式是行为模式之一，它的作用是保存对象的内部状态，并在需要的时候（undo/rollback）恢复对象以前的状态。

本文介绍设计模式中的（Memento）模式的概念，用法，以及实际应用中怎么样使用Memento模式进行开发。

Memento模式的概念

Memento模式是行为模式之一，它的作用是保存对象的内部状态，并在需要的时候（undo/rollback）恢复对象以前的状态。
Memento的英文原意包含有纪念物，快照，备忘录的意思，Memento模式取意使用memento来保存对象现有的状态，从而可以在将来需要的时候把这个对象还原到以前被保存的状态。

Memento模式的角色：
Originator（原生者）
    需要被保存状态以便恢复的那个对象。
Memento（备忘录）
    该对象由Originator创建，主要用来保存Originator的内部状态。
Caretaker（管理者）
    负责在适当的时间保存/恢复Originator对象的状态。

Memento模式的应用场景

如果一个对象需要保存状态并可通过undo或rollback等操作恢复到以前的状态时，可以使用Memento模式。
1）一个类需要保存它的对象的状态（相当于Originator角色）
2）设计一个类，该类只是用来保存上述对象的状态（相当于Memento角色）
3）需要的时候，Caretaker角色要求Originator返回一个Memento并加以保存
4）undo或rollback操作时，通过Caretaker保存的Memento恢复Originator对象的状态

Memento模式的应用范例

Memento模式比较简单，我们只需要按照上面所介绍的步骤就可以实现Memento模式。

下面，我们使用Memento模式模拟下面这个操作：
对字符串做append操作，每操作一次计数器+1，这个操作由Originator类实现；另外，我们需要在适当的时候恢复操作之前的状态加以回退（undo）。
文件一览：
Client
    测试类。
Memento
    Memento备忘录类。保持Originator对象的状态。
Originator
    需要保持/恢复状态的类。该类有2个状态需要保存String data以及int count。
Caretaker
    管理者类，根据情况可以省略。

代码：

public class Client {

    /**
     * Test Memento Pattern
     */
    public static void main(String[] args) {
        //创建目标对象
        Originator org = new Originator();
        org.setData("aaa");
        System.out.println("Original value: [" + org.getData() + ", " + org.getCount() + "]");

        //创建目标对象的一个快照
        Memento snapshot = org.createMemento();
        //通过Caretaker保存此快照
        Caretaker caretaker = new Caretaker();
        caretaker.setMemento(snapshot);

        //操作目标对象改变目标对象的值
        org.append("bbb");
        org.append("ccc");
        System.out.println("Updated value: [" + org.getData() + ", " + org.getCount() + "]");

        
        //还原
        org.setMemento(caretaker.getMemento());
        System.out.println("Restored value: [" + org.getData() + ", " + org.getCount() + "]");
    }

}


/**
* Originator
*
*/
class Originator {
    private String data = "";
    private int count = 0;

    public void append(String expr) {
        data += expr;
        count++;
    }

    public String getData() {
        return data;
    }

    public void setData(String data) {
        this.data = data;
    }

    public Memento createMemento() {
        return new Memento(data, count);
    }

    public void setMemento(Memento memento) {
        data = memento.getData();
        count = memento.getCount();
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }

    public void setCount(int count) {
        this.count = count;
    }
}


/**
* Memento
*
*/
class Memento {
    private String data;
    private int count = 0;

    public Memento(String data, int count) {
        this.data = data;
        this.count = count;
    }

    public String getData() {
        return data;
    }
    
    public int getCount() {
        return count;
    }

    public void setCount(int count) {
        this.count = count;
    }
}


/**
* Caretaker
*
*/
class Caretaker {
    Memento memento;

    public Memento getMemento() {
        return memento;
    }

    public void setMemento(Memento memento) {
        this.memento = memento;
    }
}

执行Client，输出结果：

C:\Memento>javac *.java
C:\Memento>java Client
Original value: [aaa, 0]
Updated value: [aaabbbccc, 2]
Restored value: [aaa, 0]
C:\Memento>

Originator对象的初始状态为[aaa, 0]，经过某些操作，变为[aaabbb, 2]，经过Memento模式处理之后，又复原到了[aaa, 0]。

后记：
1，Command模式也可以用来恢复对象的状态，一般Command模式可以支持多级状态的回退，Memento只是简单的恢复（一级）；其实，Command模式在每一个undo中，可以使用Memento来保存对象的状态。
- Command can use Memento to maintain the state required for an undo operation. [GoF, p242]
2，从Originator对象到Memento的过程是一个对象拷贝的操作，Java语言的克隆与深层次克隆技术入门与精通 一文比较深入地介绍了对象间的拷贝技术。