备忘录模式

一、什么是备忘录模式？

备忘录模式（Memento Desidn Pattern）：在不违背封装性原则的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在对象之外保存，以便之后恢复对象为先前的状态。

它的几个特点是：

• 要求不要违背封装性原则
• 保存的是对象的内部状态，意味着对象外部不应该对保存的数据进行操作，而是假设不知道它的数据结构
• 保存的数据，相当于快照，可以用于撤销恢复

备忘录模式，也称为快照模式。

二、为什么要用备忘录模式？

备忘录模式，使用的场景比较有限，主要就是用在防丢失、撤销、恢复上。

比如说，

• 编辑软件一般都会提供撤回操作 Ctrl + Z，回退到修改之前的状态
• 数据库也提供了回滚操作，可以回滚到之前的状态
• 玩游戏时，游戏也可以存档，失败后可以从存档状态重新开始

很多地方都可以用备忘录模式，但是场景大部分都是快照、撤销、恢复等。

三、怎么用备忘录模式？

备忘录模式中的角色：

• 生成者（Originator）：生成和恢复快照的角色
• 快照（Memento）：生成者生成的内部状态快照数据
• 负责人（Caretaker）：负责通知生成者进行快照的生成和恢复，快照也是在此管理

备忘录模型结构：

示例程序结构：

生成者（Originator）：

public class Gamer {

    private static String[] fruitsName = {
            "苹果", "葡萄", "香蕉", "橘子"
    };

    private int money;
    private List<String> fruits = new ArrayList<>();
    private Random random = new Random();

    public Gamer(int money) {
        this.money = money;
    }

    public int getMoney() {
        return money;
    }

    public String getFruit() {
        String prefix = "";
        if (random.nextBoolean()) {
            prefix = "好吃的";
        }
        return prefix + fruitsName[random.nextInt(fruitsName.length)];
    }

    public void bet() {
        int dice = random.nextInt(6) + 1;
        if (dice == 1) {
            money += 100;
            System.out.println("所持金钱增加了。");
        } else if (dice == 2) {
            money /= 2;
            System.out.println("所持金钱减半了。");
        } else if (dice == 6) {
            String f = getFruit();
            System.out.println("获得了水果（" + f + "）。");
            fruits.add(f);
        } else {
            System.out.println("什么都没有发生。");
        }
    }

    public Memento createMemento() {
        Memento memento = new Memento(money);
        for (String f : fruits) {
            if (f.startsWith("好吃的")) {
                memento.addFruit(f);
            }
        }
        return memento;
    }

    public void restoreMemento(Memento memento) {
        this.money = memento.getMoney();
        this.fruits = memento.getFruits();
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Gamer{" +
                "money=" + money +
                ", fruits=" + fruits +
                '}';
    }
}

快照（Memento）：

public class Memento {

    private int money;
    private ArrayList<String> fruits;

    Memento(int money) {
        this.money = money;
        this.fruits = new ArrayList<>();
    }

    public int getMoney() {
        return money;
    }

    void addFruit(String fruit) {
        fruits.add(fruit);
    }

    @SuppressWarnings("unchecked")
    ArrayList<String> getFruits() {
        return (ArrayList<String>) fruits.clone();
    }

}

负责人（Caretaker）：

public static void main(String[] args) {
    Gamer gamer = new Gamer(100);
    Memento memento = gamer.createMemento();
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        System.out.println("===== " + i + " =====");
        System.out.println("当前状态：" + gamer);

        gamer.bet();
        System.out.println("所持金钱为 " + gamer.getMoney() + " 元。");

        // 保存状态
        if (gamer.getMoney() > memento.getMoney()) {
            System.out.println("所持金钱增加了，保存当前状态。");
            memento = gamer.createMemento();
        } else if (gamer.getMoney() < memento.getMoney() / 2) {
            System.out.println("所持金钱减半了，保存当前状态。");
            gamer.restoreMemento(memento);
        }
    }
}

四、备忘录模式有什么优缺点？

优点：

• 实现了内部状态的封装，避免被外部破坏
• 提供了快速备份、撤销、恢复的操作
• 将快照单独管理，避免生成者报错过多数据，符合单一职责

缺点：

• 快照会占用较多内存资源

五、备忘录模式的优化？

• 全量备份和增量备份相结合，低频全量备份，高频增量备份，两者结合来做恢复
• 比如，每天进行一次全量备份，没小时进行一次增量备份
• 恢复备份时，可以用前一天的全量备份 + 当天的增量备份