一.什么是备忘录设计模式？

 备忘录设计模式（Memento Pattern）是一种行为型设计模式，用于在不暴露对象实现细节的前提下，捕获并保存对象在某一时刻的状态，以便之后可以将其恢复到之前的状态。该模式的主要目标是保存对象的状态并在需要时进行状态回滚。

二.备忘录模式的特点

1. 封装状态：将对象的内部状态存储在备忘录中，并且不让外部访问这些状态细节。
2. 提供撤销功能：支持撤销操作，特别适合需要恢复到之前状态的场景。
3. 降低耦合：发起者（Originator）与管理备忘录的角色（Caretaker）解耦。

三.备忘录模式的结构

1. Originator（发起者）：负责创建备忘录并恢复自身状态。
2. Memento（备忘录）：存储发起者的状态。
3. Caretaker（管理者）：负责保存和恢复备忘录。
   

四.备忘录模式的优缺点

• 优点:
  • 提供了一种状态恢复机制。
  • 发起者的内部状态对外部透明。
• 缺点:
  • 可能需要大量的存储空间，尤其是需要存储大量状态时。
  • 如果对象状态过于复杂，可能会增加备忘录的维护成本。

五.备忘录模式的 C++ 实现

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
using namespace std;

// 备忘录类
class Memento {
private:
    string state;
public:
    Memento(const string& s) : state(s) {}
    string GetState() const { return state; }
};

// 发起者类
class Originator {
private:
    string state;
public:
    void SetState(const string& s) {
        state = s;
        cout << "Set state to: " << state << endl;
    }
    string GetState() const { return state; }
    Memento* CreateMemento() const {
        return new Memento(state);
    }
    void SetMemento(Memento* memento) {
        state = memento->GetState();
        cout << "Restored state to: " << state << endl;
    }
};

// 管理者类
class Caretaker {
private:
    vector<Memento*> mementos;
public:
    void SaveMemento(Memento* memento) {
        mementos.push_back(memento);
    }
    Memento* GetMemento(int index) const {
        if (index >= 0 && index < mementos.size()) {
            return mementos[index];
        }
        return nullptr;
    }
    ~Caretaker() {
        for (Memento* m : mementos) {
            delete m;
        }
    }
};

int main() {
    Originator originator;
    Caretaker caretaker;

    originator.SetState("State1");
    caretaker.SaveMemento(originator.CreateMemento());

    originator.SetState("State2");
    caretaker.SaveMemento(originator.CreateMemento());

    originator.SetState("State3");

    // 恢复到之前的状态
    originator.SetMemento(caretaker.GetMemento(0));
    originator.SetMemento(caretaker.GetMemento(1));

    return 0;
}

六.备忘录模式的 Java 实现

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

// 备忘录类
class Memento {
    private String state;
    public Memento(String state) {
        this.state = state;
    }
    public String getState() {
        return state;
    }
}

// 发起者类
class Originator {
    private String state;
    public void setState(String state) {
        this.state = state;
        System.out.println("Set state to: " + state);
    }
    public String getState() {
        return state;
    }
    public Memento createMemento() {
        return new Memento(state);
    }
    public void setMemento(Memento memento) {
        this.state = memento.getState();
        System.out.println("Restored state to: " + state);
    }
}

// 管理者类
class Caretaker {
    private List<Memento> mementos = new ArrayList<>();
    public void saveMemento(Memento memento) {
        mementos.add(memento);
    }
    public Memento getMemento(int index) {
        if (index >= 0 && index < mementos.size()) {
            return mementos.get(index);
        }
        return null;
    }
}

public class MementoPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Originator originator = new Originator();
        Caretaker caretaker = new Caretaker();

        originator.setState("State1");
        caretaker.saveMemento(originator.createMemento());

        originator.setState("State2");
        caretaker.saveMemento(originator.createMemento());

        originator.setState("State3");

        // 恢复到之前的状态
        originator.setMemento(caretaker.getMemento(0));
        originator.setMemento(caretaker.getMemento(1));
    }
}

七.总结

 备忘录设计模式适用于需要保存对象状态并提供恢复功能的场景，比如文本编辑器、游戏存档等。通过将状态封装到备忘录中，备忘录模式实现了状态的透明保存与恢复，从而提升了系统的可维护性和灵活性。
应用场景:

1. 文本编辑器：保存编辑状态，支持撤销和恢复操作。
2. 游戏存档：保存玩家的游戏进度，并允许玩家恢复到之前的状态。
3. 事务管理：数据库事务可以利用备忘录模式保存数据状态，实现事务回滚。