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106、23种设计模式之备忘录模式（15/23）

news 2025/10/8 5:09:42

一、定义

备忘录模式（Memento Pattern）是一种行为型设计模式，它允许在不破坏对象封装性的前提下，捕获并外部化对象的内部状态，以便后续恢复到该状态。其核心思想是通过一个“备忘录”对象存储原发器（Originator）的状态，并由管理者（Caretaker）负责保存和传递备忘录，实现状态的撤销与恢复。

二、优缺点

1.优点：

封装性保护：原发器的内部状态对外部隐藏，仅通过备忘录接口访问，避免直接暴露实现细节。
撤销/重做支持：适合需要回退到历史状态的场景（如文本编辑器的Ctrl+Z）。
灵活性：备忘录可存储在内存、数据库或文件中，适应不同需求。

2.缺点：

内存消耗：保存大量备忘录或复杂状态时，内存占用可能显著增加。
系统复杂度：简单场景下引入备忘录可能增加代码复杂度。
线程安全：多线程环境下需额外处理备忘录的创建、存储和恢复的同步问题。

三、应用场景

需要撤销/重做功能的系统：如Word文档编辑、图形设计软件。
游戏存档与恢复：保存角色状态、关卡进度。
复杂对象状态管理：避免直接暴露对象内部属性，同时支持状态回滚。
多级历史记录：如浏览器后退功能，需维护多个历史状态。

四、C# 示例代码

以下是一个完整的C#实现，模拟游戏角色状态保存与恢复：

using System;
using System.Collections.Generic;// 备忘录类：存储角色状态
public class CharacterMemento
{public int Level { get; }public int Health { get; }public string CurrentWeapon { get; }public Position Position { get; }public CharacterMemento(int level, int health, string weapon, Position position){Level = level;Health = health;CurrentWeapon = weapon;Position = position;}
}// 位置类
public class Position
{public int X { get; set; }public int Y { get; set; }public Position(int x, int y){X = x;Y = y;}
}// 原发器类：游戏角色
public class GameCharacter
{public string Name { get; set; }public int Level { get; set; }public int Health { get; set; }public string CurrentWeapon { get; set; }public Position Position { get; set; }// 创建备忘录（存档）public CharacterMemento Save(){return new CharacterMemento(Level, Health, CurrentWeapon, Position);}// 从备忘录恢复（读档）public void Restore(CharacterMemento memento){Level = memento.Level;Health = memento.Health;CurrentWeapon = memento.CurrentWeapon;Position = memento.Position;Console.WriteLine($"角色已恢复到: 等级{Level}, 生命{Health}, 武器{CurrentWeapon}, 位置({Position.X},{Position.Y})");}// 显示当前状态public void Display(){Console.WriteLine($"当前状态: {Name} 等级{Level}, 生命{Health}, 武器{CurrentWeapon}, 位置({Position.X},{Position.Y})");}
}// 管理者类：保存备忘录
public class SaveGameManager
{private Dictionary<string, CharacterMemento> _saves = new Dictionary<string, CharacterMemento>();public void AddSave(string saveName, CharacterMemento memento){_saves.Add(saveName, memento);Console.WriteLine($"游戏已存档: {saveName}");}public CharacterMemento GetSave(string saveName){if (_saves.TryGetValue(saveName, out var memento)){return memento;}throw new KeyNotFoundException($"未找到存档: {saveName}");}
}// 客户端代码
class Program
{static void Main(){// 初始化角色var character = new GameCharacter{Name = "勇士",Level = 1,Health = 100,CurrentWeapon = "铁剑",Position = new Position(0, 0)};// 创建管理者var manager = new SaveGameManager();// 显示初始状态character.Display();// 存档var memento = character.Save();manager.AddSave("初始存档", memento);// 修改状态（模拟游戏过程）character.Level = 5;character.Health = 80;character.CurrentWeapon = "火焰剑";character.Position = new Position(10, 20);Console.WriteLine("\n游戏进行中，角色状态变化:");character.Display();// 恢复存档Console.WriteLine("\n恢复初始存档:");character.Restore(manager.GetSave("初始存档"));character.Display();}
}

输出结果：

当前状态: 勇士 等级1, 生命100, 武器铁剑, 位置(0,0)
游戏已存档: 初始存档游戏进行中，角色状态变化:
当前状态: 勇士 等级5, 生命80, 武器火焰剑, 位置(10,20)恢复初始存档:
角色已恢复到: 等级1, 生命100, 武器铁剑, 位置(0,0)
当前状态: 勇士 等级1, 生命100, 武器铁剑, 位置(0,0)