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一、基础实现结构

1. 角色定义与代码骨架
   备忘录模式包含三个核心角色，其协作关系如下：

• Originator（发起人）：需保存/恢复状态的对象，负责创建和使用备忘录。
• Memento（备忘录）：存储发起人状态的载体，通常设计为不可变类。
• Caretaker（管理者）：管理备忘录对象，不操作其内容。
  代码示例（文本编辑器场景）：

// 发起人：文本编辑器
public class Editor {private String content;// 创建备忘录public Memento save() {return new Memento(this.content);}// 从备忘录恢复状态public void restore(Memento memento) {this.content = memento.getState();}
}
// 备忘录：存储状态
public class Memento {private final String state;  // 不可变状态public Memento(String state) { this.state = state; }public String getState() { return state; }
}
// 管理者：保存备忘录列表
public class History {private List mementos = new ArrayList<>();public void add(Memento memento) { mementos.add(memento); }public Memento get(int index) { return mementos.get(index); }
}

2. 状态保存与恢复流程

// 客户端调用示例
Editor editor = new Editor();
History history = new History();
editor.setContent("Initial text");
history.add(editor.save());  // 保存状态1
editor.setContent("Modified text");
history.add(editor.save());  // 保存状态2
// 恢复到状态1
editor.restore(history.get(0));
System.out.println(editor.getContent());  // 输出：Initial text

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二、高级实现技巧

1. 封装性优化

• 黑箱实现：将Memento作为Originator的内部类，限制外部访问。

  public class Editor {private String content;// 内部类备忘录public class EditorMemento {private final String state;private EditorMemento() { this.state = content; }  // 仅内部可访问}public EditorMemento save() { return new EditorMemento(); }
  }
  

• 窄接口与宽接口：通过包级私有访问控制，仅允许Originator读取Memento内部状态。

2. 多状态管理
   使用栈结构实现撤销/重做功能：

public class History {private Stack undoStack = new Stack<>();private Stack redoStack = new Stack<>();public void push(Memento memento) { undoStack.push(memento); }public Memento undo() { return undoStack.pop(); }public void redo(Memento memento) { redoStack.push(memento); }
}

3. 资源优化

• 增量存储：仅保存状态差异而非全量数据。
• 序列化：通过Serializable接口持久化备忘录至文件或数据库。

  // 发起人支持序列化
  public class SerializableOriginator extends Originator implements Serializable {private String state;// 实现序列化逻辑
  }
  

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三、实际应用示例

1. 游戏存档系统

// 发起人：游戏角色
public class Gamer {private int level;private Inventory items;public GamerMemento save() {return new GamerMemento(level, items.clone());}public void restore(GamerMemento memento) {this.level = memento.getLevel();this.items = memento.getItems();}// 备忘录类（内部类）public static class GamerMemento {private final int level;private final Inventory items;// 构造函数与Getter}
}

2. 数据库事务回滚

public class DatabaseTransaction {private TableData originalData;public TransactionMemento snapshot() {return new TransactionMemento(originalData.clone());}public void rollback(TransactionMemento memento) {this.originalData = memento.getData();}
}

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四、测试与调试

1. 单元测试要点

• 状态一致性验证：使用断言检查恢复后的状态是否与预期一致。

  assertEquals("Initial text", editor.getContent());
  

• 异常场景测试：模拟空备忘录或非法恢复操作。

  assertThrows(IllegalStateException.class, () -> editor.restore(null));
  

2. 性能监控

• 内存占用分析：通过Profiler工具监控备忘录对象的数量与大小。
• 优化策略：限制备忘录历史数量（如仅保存最近10个状态）。

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五、常见问题与解决方案

问题	解决方案
内存溢出	使用LRU算法淘汰旧备忘录，或采用增量存储。
状态不一致	确保Memento不可变，避免外部修改。
跨会话恢复失败	将备忘录序列化至持久化存储（如文件或数据库）。

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六、总结

备忘录模式通过状态快照与封装隔离机制，为撤销、回滚等场景提供了灵活的解决方案。实现时需注重：

1. 职责分离：明确Originator、Memento、Caretaker的边界。
2. 资源管理：根据场景选择内存存储或持久化方案。
3. 封装性保护：通过内部类或访问控制限制备忘录访问。
   该模式广泛应用于编辑器、游戏、数据库等领域，是实现无副作用状态管理的核心工具。