Java 编程之备忘录模式

前言

有时候，我们真希望人生能有“Ctrl+Z”。在日常生活中，我们经常使用“撤销”功能，例如在写 Word、画图、写代码时一不小心操作失误，就希望能回到之前的状态。这种**“状态快照 + 恢复”**机制，在设计模式中就叫做：备忘录模式（Memento Pattern）。

本文将通过一个现实场景——写小说与撤销编辑操作，来贯穿讲解备忘录模式，并用 Java 代码实现一套完整的例子，让你在概念与实践中都收获满满。

一、备忘录模式是什么

定义：在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态，以便以后将其恢复。

换句话说，它是实现“撤销（Undo）”、“回退（Rollback）”、“恢复（Recover）”的核心设计模式。

二、小说家与“撤销按钮”

想象你是个小说作者，每天都在写小说的草稿。

• 每写一段内容，你都可以“保存一下”（打个草稿快照）；
• 写崩了？你就点击“撤销”，恢复之前保存的状态；
• 每一个“保存”其实就是一个备忘录对象（Memento）；
• 你就是“发起者（Originator）”；
• 草稿箱（Caretaker）里存着所有的“保存记录”。

三、核心结构类比

四、Java 实例

如下以java来实现：小说草稿的撤销与恢复

Memento：草稿快照

// 草稿状态（备忘录）
public class DraftMemento {
    private final String content;

    public DraftMemento(String content) {
        this.content = content;
    }

    public String getContent() {
        return content;
    }
}

Originator：小说作者

// 发起者，写小说的作者
public class Author {
    private String content;

    public void write(String text) {
        this.content = text;
        System.out.println("🖊️ 当前写作内容：" + content);
    }

    public DraftMemento saveDraft() {
        System.out.println("📁 保存草稿");
        return new DraftMemento(content);
    }

    public void restoreDraft(DraftMemento memento) {
        this.content = memento.getContent();
        System.out.println("↩️ 恢复到草稿：" + content);
    }

    public String getContent() {
        return content;
    }
}

Caretaker：草稿箱

import java.util.Stack;

// 草稿箱，负责保存多个版本
public class DraftCaretaker {
    private final Stack<DraftMemento> drafts = new Stack<>();

    public void save(DraftMemento draft) {
        drafts.push(draft);
    }

    public DraftMemento undo() {
        if (!drafts.isEmpty()) {
            return drafts.pop();
        }
        return null;
    }

    public boolean hasHistory() {
        return !drafts.isEmpty();
    }
}

测试主类：模拟写作与撤销

public class MementoDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Author author = new Author();
        DraftCaretaker caretaker = new DraftCaretaker();

        author.write("故事的开始：从前有座山");
        caretaker.save(author.saveDraft());

        author.write("故事第二章：山里有个庙");
        caretaker.save(author.saveDraft());

        author.write("故事第三章：庙里住着老和尚和小和尚");

        System.out.println("\n⚠️ 写崩了！撤销！");
        if (caretaker.hasHistory()) {
            author.restoreDraft(caretaker.undo());  // 撤销到第二章
        }

        System.out.println("\n📄 当前内容：" + author.getContent());
    }
}

输出示例

🖊️ 当前写作内容：故事的开始：从前有座山
📁 保存草稿
🖊️ 当前写作内容：故事第二章：山里有个庙
📁 保存草稿
🖊️ 当前写作内容：故事第三章：庙里住着老和尚和小和尚

⚠️ 写崩了！撤销！
↩️ 恢复到草稿：故事第二章：山里有个庙

📄 当前内容：故事第二章：山里有个庙

五、UML图

@startuml
title 备忘录模式（Memento Pattern）UML 类图

class Author {
  - content: String
  + write(text: String): void
  + saveDraft(): DraftMemento
  + restoreDraft(memento: DraftMemento): void
  + getContent(): String
}

class DraftMemento {
  - content: String
  + getContent(): String
}

class DraftCaretaker {
  - drafts: Stack<DraftMemento>
  + save(m: DraftMemento): void
  + undo(): DraftMemento
  + hasHistory(): boolean
}

Author --> DraftMemento : 创建备份
DraftCaretaker --> DraftMemento : 保存 & 提取
Author --> DraftCaretaker : 恢复状态

六、适用场景一览

七、小结

优点：

• 不破坏封装性，内部状态对外透明
• 实现撤销/恢复简单灵活
• 多状态历史管理方便

注意事项：

• 每次保存都会占用内存，可能引起性能开销
• 状态对象较大时，建议存储增量而非全量

备忘录模式就像我们生活中的“后悔药”，
它帮你把时间打包，瓶中封印，
等你想“回到昨天”，只需轻轻一唤。

八、参考

《23种设计模式概览》