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文章目录

• 一、入门
• • 什么是备忘录模式？
  • 为什么需要备忘录模式？
  • 如何实现备忘录模式？
• 二、备忘录模式在框架源码中的运用
• • Spring 框架中的事务管理
• 三、总结
• • 备忘录模式的优点
  • 备忘录模式的缺点
  • 备忘录模式的适用场景

一、入门

什么是备忘录模式？

备忘录模式（Memento Pattern）是一种行为设计模式，用于在不破坏封装性的前提下，捕获并外部化一个对象的内部状态，以便在需要时恢复该状态。它通常用于实现撤销操作或保存对象的历史状态。

为什么需要备忘录模式？

假设我们正在开发一个简单的文本编辑器，支持以下功能：

1. 用户可以输入文本。
2. 用户可以保存当前文本状态。
3. 用户可以撤销操作，恢复到之前保存的状态。

我们实现的代码如下

// 文本编辑器类
class Editor {private String content;public void setContent(String content) {this.content = content;}public String getContent() {return content;}// 保存状态（直接返回内部状态）public String save() {return content;}// 恢复状态（直接设置内部状态）public void restore(String savedContent) {this.content = savedContent;}
}

客户端测试

// 客户端代码
public class TextEditorWithoutMemento {public static void main(String[] args) {Editor editor = new Editor();// 用户输入文本editor.setContent("First draft");System.out.println("Current Content: " + editor.getContent());// 保存状态String savedState = editor.save();// 用户修改文本editor.setContent("Second draft");System.out.println("Updated Content: " + editor.getContent());// 撤销操作，恢复到之前的状态editor.restore(savedState);System.out.println("Restored Content: " + editor.getContent());}
}

存在的问题

1. 破坏封装性：Editor的content状态通过save()和restore()方法直接暴露给外部，外部代码可以随意修改状态。
2. 耦合性高：撤销逻辑直接依赖Editor的内部状态，如果Editor的状态结构发生变化，撤销逻辑也需要修改。
3. 难以扩展：如果需要支持多次撤销（保存多个历史状态），代码会变得复杂且难以维护。

如何实现备忘录模式？

备忘录模式的核心角色

1. Originator（发起人）：
   • 负责创建备忘录，记录当前时刻的内部状态。
   • 可以使用备忘录恢复内部状态。
2. Memento（备忘录）：
   • 存储发起人的内部状态。
   • 通常只允许发起人访问其内部状态，以防止其他对象修改。
3. Caretaker（管理者）：
   • 负责保存备忘录，但不能修改或检查其内容。
   • 提供保存和恢复备忘录的功能。

【案例】文本编辑 - 改

Memento（备忘录）：EditorMemento类，保存Editor的状态

class EditorMemento {private final String content;public EditorMemento(String content) {this.content = content;}public String getContent() {return content;}
}

Originator（发起人）：Editor 类

class Editor {private String content;public void setContent(String content) {this.content = content;}public String getContent() {return content;}// 创建备忘录public EditorMemento save() {return new EditorMemento(content);}// 从备忘录恢复状态public void restore(EditorMemento memento) {this.content = memento.getContent();}
}

Caretaker（管理者）：History类

class History {private final List<EditorMemento> mementos = new ArrayList<>();public void push(EditorMemento memento) {mementos.add(memento);}public EditorMemento pop() {if (mementos.isEmpty()) {return null;}return mementos.remove(mementos.size() - 1);}
}

客户端代码

public class TextEditorWithMemento {public static void main(String[] args) {Editor editor = new Editor();History history = new History();// 用户输入文本editor.setContent("First draft");history.push(editor.save()); // 保存状态System.out.println("Current Content: " + editor.getContent());// 用户修改文本editor.setContent("Second draft");history.push(editor.save()); // 保存状态System.out.println("Updated Content: " + editor.getContent());// 用户再次修改文本editor.setContent("Third draft");System.out.println("Updated Content: " + editor.getContent());// 撤销操作editor.restore(history.pop()); // 恢复到第二次保存的状态System.out.println("Restored Content: " + editor.getContent());// 再次撤销操作editor.restore(history.pop()); // 恢复到第一次保存的状态System.out.println("Restored Content: " + editor.getContent());}
}

二、备忘录模式在框架源码中的运用

Spring 框架中的事务管理

Spring 框架中的事务管理也使用了备忘录模式的思想。在事务回滚时，Spring 需要恢复对象的状态。

备忘录（Memento）：TransactionStatus，TransactionStatus 保存了事务的当前状态
以下是精简版代码的

public interface TransactionStatus extends SavepointManager, Flushable {boolean isNewTransaction(); // 是否是新事务boolean hasSavepoint();     // 是否有保存点void setRollbackOnly();     // 标记事务为回滚boolean isRollbackOnly();   // 是否需要回滚boolean isCompleted();      // 事务是否已完成
}

管理者（Caretaker）：PlatformTransactionManager
PlatformTransactionManager 是 Spring 事务管理的核心接口，负责管理事务的生命周期。它通过 getTransaction() 方法获取事务状态（TransactionStatus），并在事务提交或回滚时恢复状态。

public interface PlatformTransactionManager {TransactionStatus getTransaction(@Nullable TransactionDefinition definition) throws TransactionException;void commit(TransactionStatus status) throws TransactionException;void rollback(TransactionStatus status) throws TransactionException;
}

发起人（Originator）：TransactionTemplate 是Spring提供的一个工具类，用于简化事务的编程式管理。它封装了事务的执行逻辑，并在事务执行过程中创建和恢复事务状态。

public class TransactionTemplate extends DefaultTransactionDefinition implements TransactionOperations {private PlatformTransactionManager transactionManager;@Overridepublic <T> T execute(TransactionCallback<T> action) throws TransactionException {// 获取事务状态TransactionStatus status = this.transactionManager.getTransaction(this);T result;try {// 执行业务逻辑result = action.doInTransaction(status);} catch (RuntimeException | Error ex) {// 回滚事务rollbackOnException(status, ex);throw ex;}// 提交事务this.transactionManager.commit(status);return result;}private void rollbackOnException(TransactionStatus status, Throwable ex) throws TransactionException {if (status.isNewTransaction()) {this.transactionManager.rollback(status);}}
}

三、总结

备忘录模式的优点

1. 封装性好：
   • 备忘录模式将对象的状态保存在一个独立的Memento对象中，避免了直接暴露对象的内部状态，保持了对象的封装性。
2. 简化状态管理：
   • 通过将状态管理的逻辑集中到Caretaker中，避免了状态管理代码分散在业务逻辑中，使代码更清晰、更易维护。
3. 支持撤销/重做功能：
   • 备忘录模式天然适合实现撤销和重做功能，通过保存多个 Memento 对象，可以轻松恢复到之前的状态。
4. 扩展性强：
   • 如果需要支持多次撤销或保存多个历史状态，只需在Caretaker中维护多个Memento对象即可。
5. 解耦：
   • 备忘录模式将状态保存和恢复的逻辑与业务逻辑解耦，使得代码更易于复用和扩展。

备忘录模式的缺点

1. 内存消耗：
   • 如果需要保存大量的状态或状态数据较大，备忘录模式可能会占用较多的内存。
2. 性能开销：
   • 频繁地创建和恢复Memento对象可能会带来一定的性能开销，尤其是在状态数据较大的情况下。
3. 复杂性增加：
   • 对于简单的场景，引入备忘录模式可能会增加代码的复杂性，显得“杀鸡用牛刀”。
4. 状态暴露风险：
   • 如果Memento对象的设计不当，可能会导致状态暴露给外部代码，破坏封装性。

备忘录模式的适用场景

1. 撤销/重做功能：
   • 需要实现撤销和重做功能的场景，如文本编辑器、绘图工具等。
2. 事务管理：
   • 需要保存和恢复对象状态的场景，如数据库事务管理、游戏存档等。
3. 历史记录：
   • 需要保存对象的历史状态以供后续使用的场景，如操作日志、版本控制等。
4. 状态快照：
   • 需要在某个时间点保存对象的状态，并在后续恢复的场景，如游戏中的保存点、虚拟机快照等。
5. 复杂对象的状态管理：
   • 对于状态结构复杂的对象，备忘录模式可以简化状态管理逻辑。