一、備忘錄模式（Memento Pattern）：
也稱為快照模式（Snapshot Pattern）23種設(shè)計模式之一，屬于行為模式。
定義：在不破壞封閉的前提下，捕獲一個對象的內(nèi)部狀態(tài)，并在該對象之外保存這個狀態(tài)。這樣以后就可將該對象恢復(fù)到原先保存的狀態(tài)。
二、備忘錄模式的結(jié)構(gòu)
涉及角色：
? 發(fā)起人：負(fù)責(zé)創(chuàng)建一個備忘錄Memento，用以記錄當(dāng)前時刻自身的內(nèi)部狀態(tài)，并可使用備忘錄恢復(fù)內(nèi)部狀態(tài)。Originator可以根據(jù)需要決定Memento存儲自己的哪些內(nèi)部狀態(tài)。
? 備忘錄：負(fù)責(zé)存儲Originator對象的內(nèi)部狀態(tài)，并可以防止Originator以外的其他對象訪問備忘錄。備忘錄有兩個接口：Caretaker只能看到備忘錄的窄接口，他只能將備忘錄傳遞給其他對象。Originator卻可看到備忘錄的寬接口，允許它訪問返回到先前狀態(tài)所需要的所有數(shù)據(jù)。
?? 為了控制對備忘錄對象的訪問，備忘錄模式中出現(xiàn)了窄接口和寬接口的概念。
? ? ? ? ? ? 窄接口：管理者只能看到備忘錄的窄接口，窄接口的實現(xiàn)中通常沒有任何的方法，只是一個類型標(biāo)識。窄接口使得管理者只能將備忘錄傳遞給其他對象。
? ? ? ? ? ? 寬接口：原發(fā)器能夠看到備忘錄的寬接口，從而可以從備忘錄中獲取到所需的數(shù)據(jù)，來將自己恢復(fù)到備忘錄中所保存的狀態(tài)。理想情況是：只允許生成備忘錄的原發(fā)器來訪問該備忘錄的內(nèi)部狀態(tài)，通常實現(xiàn)成為原發(fā)器內(nèi)的一個私有內(nèi)部類。
? 管理者:負(fù)責(zé)備忘錄Memento，不能對Memento的內(nèi)容進行訪問或者操作。
簡單實現(xiàn)備忘錄的基本結(jié)構(gòu)：
備忘錄窄接口定義：
發(fā)起者(Originator):通過創(chuàng)建一個新的備忘錄對象來保存自己的內(nèi)部狀態(tài) 示例代碼如圖：??
備忘錄管理者(Caretaker):負(fù)責(zé)保存?zhèn)渫泴ο?，但是從不修改（甚至不查看）備忘錄對象的?nèi)容。
創(chuàng)建一個客戶端測試 示例代碼如圖：
運行程序打印結(jié)果如下：?
備忘錄模式具有封閉性，對于狀態(tài)得存儲只有發(fā)起者知道。
三、備忘錄模式的使用場景
? 需要保存和恢復(fù)數(shù)據(jù)的相關(guān)狀態(tài)場景。
? 提供一個可回滾（rollback）的操作。
? 數(shù)據(jù)庫連接的事務(wù)管理就是用的備忘錄模式。
提出幾個實例方便我們理解：
?瀏覽器回退：瀏覽器一般有瀏覽記錄，當(dāng)我們在一個網(wǎng)頁上點擊幾次鏈接之后，可在左上角點擊左箭頭回退到上一次的頁面，然后也可以點擊右箭頭重新回到當(dāng)前頁面
? 數(shù)據(jù)庫備份與還原：一般的數(shù)據(jù)庫都支持備份與還原操作，備份即將當(dāng)前已有的數(shù)據(jù)或者記錄保留，還原即將已經(jīng)保留的數(shù)據(jù)恢復(fù)到對應(yīng)的表中
?編輯器撤銷與重做：在編輯器上編輯文字，寫錯時可以按快捷鍵 Ctrl + z 撤銷，撤銷后可以按 Ctrl + y 重做
? 虛擬機生成快照與恢復(fù)：虛擬機可以生成一個快照，當(dāng)虛擬機發(fā)生錯誤時可以恢復(fù)到快照的樣子
?Git版本管理：Git是最常見的版本管理軟件，每提交一個新版本，實際上Git就會把它們自動串成一條時間線，每個版本都有一個版本號，使用 git reset --hard 版本號 即可回到指定的版本，讓代碼時空穿梭回到過去某個歷史時刻
?棋牌游戲悔棋：在棋牌游戲中，有時下快了可以悔棋，回退到上一步重新下。
示例1：在棋牌游戲中可以悔棋，即重新退回到上一步重新下棋。
棋子類 Chessman原發(fā)器角色:
@Data
@AllArgsConstructor
class Chessman {
? ? private String label;
? ? private int x;
? ? private int y;
? ? //保存狀態(tài)
? ? public ChessmanMemento save() {
? ? ? ? return new ChessmanMemento(this.label, this.x, this.y);
? ? }
? ? //恢復(fù)狀態(tài)
? ? public void restore(ChessmanMemento memento) {
? ? ? ? this.label = memento.getLabel();
? ? ? ? this.x = memento.getX();
? ? ? ? this.y = memento.getY();
? ? }
? ? public void show() {
? ? ? ? System.out.println(String.format("棋子<%s>：當(dāng)前位置為：<%d, %d>", this.getLabel(), this.getX(), this.getY()));
? ? }
}
備忘錄角色 ChessmanMemento:
@Data
@AllArgsConstructor
class ChessmanMemento {
? ? private String label;
? ? private int x;
? ? private int y;
}
負(fù)責(zé)人角色 MementoCaretaker:
class MementoCaretaker {
?? //定義一個集合來存儲備忘錄
? ? private ArrayList mementolist = new ArrayList();
? ? public ChessmanMemento getMemento(int i) {
? ? ? ? return (ChessmanMemento) mementolist.get(i);
? ? }
? ? public void addMemento(ChessmanMemento memento) {
? ? ? ? mementolist.add(memento);
? ? }
}
棋子客戶端，維護MementoCaretaker 對象：
class Client{
? ? private static int index = -1;
? ? private static MementoCaretaker mc = new MementoCaretaker();
? ? public static void main(String args[]) {
? ? ? ? Chessman chess = new Chessman("車", 1, 1);
? ? ? ? play(chess);
? ? ? ? chess.setY(4);
? ? ? ? play(chess);
? ? ? ? chess.setX(5);
? ? ? ? play(chess);
? ? ? ? undo(chess, index);
? ? ? ? undo(chess, index);
? ? ? ? redo(chess, index);
? ? ? ? redo(chess, index);
? ? }
? ? //下棋，同時保存?zhèn)渫?/p>
? ? public static void play(Chessman chess) {
? ? ? ? mc.addMemento(chess.save());
? ? ? ? index++;
? ? ? ? chess.show();
? ? }
? ? //悔棋，撤銷到上一個備忘錄
? ? public static void undo(Chessman chess, int i) {
? ? ? ? System.out.println("******悔棋******");
? ? ? ? index--;
? ? ? ? chess.restore(mc.getMemento(i - 1));
? ? ? ? chess.show();
? ? }
? ? //撤銷悔棋，恢復(fù)到下一個備忘錄
? ? public static void redo(Chessman chess, int i) {
? ? ? ? System.out.println("******撤銷悔棋******");
? ? ? ? index++;
? ? ? ? chess.restore(mc.getMemento(i + 1));
? ? ? ? chess.show();
? ? }
}
運行結(jié)果：
程序類圖：
示例2：備份電話本
聯(lián)系人：需要備份的數(shù)據(jù)，是狀態(tài)數(shù)據(jù)，沒有操作
public sealed class ContactPerson
{
? ? //姓名? ? public string Name { get; set; }
? ? //電話號碼? ? public string MobileNumber { get; set; }
}
發(fā)起人:
public sealed class MobileBackOriginator
{
? ? // 發(fā)起人需要保存的內(nèi)部狀態(tài)? ? private List<ContactPerson> _personList;
? ? public List<ContactPerson> ContactPersonList
? ? {
? ? ? ? get? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? return this._personList;
? ? ? ? }
? ? ? ? set? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? this._personList = value;
? ? ? ? }
? ? }
? ? //初始化需要備份的電話名單? ? public MobileBackOriginator(List<ContactPerson> personList)
? ? {
? ? ? ? if (personList != null)
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? this._personList = personList;
? ? ? ? }
? ? ? ? else? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? throw new ArgumentNullException("參數(shù)不能為空！");
? ? ? ? }
? ? }
? ? // 創(chuàng)建備忘錄對象實例，將當(dāng)期要保存的聯(lián)系人列表保存到備忘錄對象中? ? public ContactPersonMemento CreateMemento()
? ? {
? ? ? ? return new ContactPersonMemento(new List<ContactPerson>(this._personList));
? ? }
? ? // 將備忘錄中的數(shù)據(jù)備份還原到聯(lián)系人列表中? ? public void RestoreMemento(ContactPersonMemento memento)
? ? {
? ? ? ? this.ContactPersonList = memento.ContactPersonListBack;
? ? }
? ? public void Show()
? ? {
? ? ? ? Console.WriteLine("聯(lián)系人列表中共有{0}個人，他們是:", ContactPersonList.Count);
? ? ? ? foreach (ContactPerson p in ContactPersonList)
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? Console.WriteLine("姓名: {0} 號碼: {1}", p.Name, p.MobileNumber);
? ? ? ? }
? ? }
}
備忘錄對象:用于保存狀態(tài)數(shù)據(jù)，保存的是當(dāng)時對象具體狀態(tài)數(shù)據(jù)>>相當(dāng)于備忘錄角色(Memeto)
publicsealedclass ContactPersonMemento
{
? ? // 保存發(fā)起人創(chuàng)建的電話名單數(shù)據(jù)，就是所謂的狀態(tài)publicList ContactPersonListBack {get;privateset; }
? ? publicContactPersonMemento(List personList)
? ? {
? ? ? ? ContactPersonListBack = personList;
? ? }
}
管理角色:它可以管理備忘錄對象，如果是保存多個備忘錄對象，可以對保存的對象進行增、刪等管理處理>>相當(dāng)于管理者角色(Caretaker）
public sealed class MementoManager
{
? ? //如果想保存多個備忘錄對象，可以通過字典或者堆棧來保存，堆棧對象可以反映保存對象的先后順序
? ? //比如：public Dictionary<string, ContactPersonMemento> ContactPersonMementoDictionary { get; set; }? ? public ContactPersonMemento ContactPersonMemento { get; set; }
}
客戶端代碼：
class Program
{
? ? static void Main(string[] args)
? ? {
? ? ? ? List<ContactPerson> persons = new List<ContactPerson>()
? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? new ContactPerson() { Name="小明", MobileNumber = "11111111"},
? ? ? ? ? ? ? ? new ContactPerson() { Name="小紅", MobileNumber = "22222222"},
? ? ? ? ? ? ? ? new ContactPerson() { Name="小華", MobileNumber = "33333333"}
? ? ? ? ? ? };
? ? ? ? //手機名單發(fā)起人? ? ? ? MobileBackOriginator mobileOriginator = new MobileBackOriginator(persons);
? ? ? ? mobileOriginator.Show();
? ? ? ? // 創(chuàng)建備忘錄并保存?zhèn)渫泴ο? ? ? ? MementoManager manager = new MementoManager();
? ? ? ? manager.ContactPersonMemento = mobileOriginator.CreateMemento();
? ? ? ? // 更改發(fā)起人聯(lián)系人列表? ? ? ? Console.WriteLine("----移除最后一個聯(lián)系人--------");
? ? ? ? mobileOriginator.ContactPersonList.RemoveAt(2);
? ? ? ? mobileOriginator.Show();
? ? ? ? // 恢復(fù)到原始狀態(tài)? ? ? ? Console.WriteLine("-------恢復(fù)聯(lián)系人列表------");
? ? ? ? mobileOriginator.RestoreMemento(manager.ContactPersonMemento);
? ? ? ? mobileOriginator.Show();
? ? ? ? Console.Read();
? ? }
}
四、備忘錄模式的適用性
在以下條件下可以考慮使用備忘錄模式：
? ? ? ? ? ? 如果必須保存一個對象在某一個時刻的全部或部分狀態(tài)，方便在以后需要的時候，可以把該對象恢復(fù)到先前的狀態(tài)。
? ? ? ? ? ? 如果需要保存一個對象的內(nèi)部狀態(tài)，但是如果用接口來讓其它對象直接得到這些需要保存的狀態(tài)，將會暴露對象的實現(xiàn)細(xì)節(jié)并破壞對象的封裝性，這時可以使用備忘錄模式，把備忘錄對象實現(xiàn)成為原發(fā)器對象的私有內(nèi)部類，從而保證只有原發(fā)器對象才能訪問該備忘錄對象。這樣既保存了需要保存的狀態(tài)，又不會暴露原發(fā)器對象的內(nèi)部實現(xiàn)細(xì)節(jié)。 ?
主要優(yōu)點：
?? 提供了一種可以恢復(fù)狀態(tài)的機制。當(dāng)用戶需要時能夠比較方便地將數(shù)據(jù)恢復(fù)到某個歷史的狀態(tài)。
?? 實現(xiàn)了內(nèi)部狀態(tài)的封裝。除了創(chuàng)建它的發(fā)起人之外，其他對象都不能夠訪問這些狀態(tài)信息。
?? 簡化了發(fā)起人類。發(fā)起人不需要管理和保存其內(nèi)部狀態(tài)的各個備份，所有狀態(tài)信息都保存在備忘錄中，并由管理者進行管理，這符合單一職責(zé)原則。
?? 更好的封裝性：備忘錄模式通過使用備忘錄對象，來封裝原發(fā)器對象的內(nèi)部狀態(tài)，雖然這個對象是保存在原發(fā)器對象的外部，但是由于備忘錄對象的窄接口并不提供任何方法。這樣有效地保證了對原發(fā)器對象內(nèi)部狀態(tài)的封裝，不把原發(fā)器對象的內(nèi)部實現(xiàn)細(xì)節(jié)暴露給外部。
?? 簡化了原發(fā)器：在備忘錄模式中，原發(fā)器不再需要管理和保存其內(nèi)部狀態(tài)的一個個版本，而是交由管理者或客戶端對這些狀態(tài)的版本進行管理，從而讓原發(fā)器對象得到簡化。
??? 窄接口和寬接口:備忘錄模式，通過引入窄接口和寬接口，使得不同的地方，對備忘錄對象的訪問是不一樣的。窄接口保證了只有原發(fā)器才可以訪問備忘錄對象存儲的狀態(tài)。
主要缺點：
?? 資源消耗大。如果要保存的內(nèi)部狀態(tài)信息過多或者特別頻繁，將會占用比較大的內(nèi)存資源。
?? 如果發(fā)起人角色的狀態(tài)需要完整地存儲到備忘錄對象中，那么在資源消耗上面?zhèn)渫泴ο髸馨嘿F。
?? 當(dāng)負(fù)責(zé)人角色將一個備忘錄 存儲起來的時候，負(fù)責(zé)人可能并不知道這個狀態(tài)會占用多大的存儲空間，從而無法提醒用戶一個操作是否很昂貴。
?? 當(dāng)發(fā)起人角色的狀態(tài)改變的時候，有可能這個協(xié)議無效。如果狀態(tài)改變的成功率不高的話，不如采取“假如”協(xié)議模式。
五、備忘錄模式的實現(xiàn)
? ? ? ? 增量存儲: 如果需要頻繁地創(chuàng)建備忘錄對象，而且創(chuàng)建和應(yīng)用備忘錄對象來恢復(fù)狀態(tài)的順序是可控的，那么可以讓備忘錄進行增量存儲，也就是備忘錄可以僅僅存儲原發(fā)器內(nèi)部相對于上一次存儲狀態(tài)后的增量改變。
? ? ?? 結(jié)合原型模式:在原發(fā)器對象創(chuàng)建備忘錄對象的時候，如果原發(fā)器對象中全部或者大部分的狀態(tài)都需要保存，一個簡潔的方式就是直接克隆一個原發(fā)器對象。
? ?? ?? 離線存儲:備忘錄的數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)成為離線存儲，除了存儲在內(nèi)存中，還可以把備忘錄數(shù)據(jù)存儲到文件中、XML中、數(shù)據(jù)庫中，從而支持跨越會話的備份和恢復(fù)功能。 ?
六、總結(jié)
? ? ?? 備忘錄模式的功能，首先是在不破壞封裝性的前提下，捕獲一個對象的內(nèi)部狀態(tài)。同時注意：一個是不破壞封裝性，即對象不能暴露它不應(yīng)該暴露的細(xì)節(jié)；另外一個是捕獲的是對象的內(nèi)部狀態(tài)，而且通常還是運行期間某個時刻對象的內(nèi)部狀態(tài)。
? ? ?? 之所以要捕獲這些內(nèi)部狀態(tài)，是為了在以后的某個時候，可以將該對象的狀態(tài)恢復(fù)到備忘錄所保存的狀態(tài)，這才是備忘錄真正的目的。前面保存狀態(tài)就是為了后面恢復(fù)，雖然不是一定要恢復(fù)，但是目的是為了恢復(fù)。
? ? ? ? 在備忘錄模式中，備忘錄對象通常用來記錄原發(fā)器中需要保存的內(nèi)部狀態(tài)，為了不破壞原發(fā)器對象的封裝性，一般只讓原發(fā)器自己來操作它的備忘錄對象。為了保證這一點，通常會把備忘錄對象作為原發(fā)器對象的內(nèi)部類來實現(xiàn)，而且實現(xiàn)成私有的，這樣就斷了外部來訪問這個備忘錄對象的途徑。?
