備忘錄模式 (Memento Pattern)

備忘錄模式的用途很單純，就是提供物件回到之前狀態的功能，簡單說就是備份 (存檔) 的機制。備忘錄模式是一個在現實世界中很常使用到的模式，如遊戲的儲存記錄，文書編輯器的「上一步」功能等。簡單介紹完這個模式後，就來看一下正式的定義及類別圖吧：

不違反封裝的情形下，取得物件的內部狀態。如此可以回復物件之前的狀態。

Without violating encapsulation, capture and externalize an object's internal state so that the object can be restored to this state later.

Originator：就是定義中提到的要保留內部狀態的物件。現實例子就像是遊戲角色狀態，或是文書編輯器中的文字等。
Memento：保留 Originator 內部狀態 (資料) 的物件，例如遊戲中要存檔的資料。
Caretaker：主要功用是管理 Memento 物件。

看上面的介紹，可能有人會有疑惑，為什麼不要 Originator 自己處理存檔功能就好，還要花心力額外獨立出存檔跟管理存檔的物件？這樣做的目的其實是為了讓類別的權責單一化(單一責任守則：一個類別應該只有一個改變的理由。)。以生活中的例子來說，不把遊戲記錄檔獨立出來，你要怎麼拿到你朋友的超強記錄呢XD 而且 Caretaker 能管理的不是只有一個 Memento 物件，就好比文書編輯器通常不可能只「上一步」一次，要是把處理多個狀態的功能，以及保留目前狀態的功能，都放在 Originator，Originator 功能會太複雜，未來也不好維護。

看到這邊，我們應該能知道備忘錄模式有兩個目標：

儲存物件的重要狀態
維護物件的封裝

接下來來看簡單的程式碼來看備忘錄模式是如何運作的：

// Originator
public class GamePlayer {

    // 遊戲角色的生命值
    private int mHp;

    // 遊戲角色的經驗值
    private int mExp;

    public GamePlayer(int hp, int exp)
    {
        mHp = hp;
        mExp = exp;
    }

    public GameMemento saveToMemento()
    {
        return new GameMemento(mHp, mExp);
    }

    public void restoreFromMemento(GameMemento memento)
    {
        mHp = memento.getGameHp();
        mExp = memento.getGameExp();
    }

    public void play(int hp, int exp)
    {
        mHp = mHp - hp;
        mExp = mExp + exp;
    }
}

// Memento
public class GameMemento {

    // 假設只有這兩個資料要保留
    private int mGameHp;
    private int mGameExp;

    public GameMemento(int hp, int exp)
    {
        mGameHp = hp;
        mGameExp = exp;
    }

    public int getGameHp()
    {
        return mGameHp;
    }

    public int getGameExp()
    {
        return mGameExp;
    }
}

// Caretaker
public class GameCaretaker {

    // 保留要處理的資料。
    // 這邊只是範例，所以 Caretaker
    // 只能處理一個 Memento。
    // 實務上當然可以用更複雜的結構來
    // 處理多個 Memento，如 ArrayList。
    private GameMemento mMemento;

    public GameMemento getMemento()
    {
        return mMemento;
    }

    public void setMemento(GameMemento memento)
    {
        mMemento = memento;
    }
}

public class Demo {

    public static void main(String[] args)
    {
        // 創造一個遊戲角色
        GamePlayer player = new GamePlayer(100, 0);

        // 先存個檔
        GameCaretaker caretaker = new GameCaretaker();
        caretaker.setMemento(player.seveToMemento());

        // 不小心死掉啦
        player.play(-100, 10);

        // 重新讀取存檔，又是一尾活龍
        player.restoreFromMemento(caretaker.getMemento());
    }
}

最後來總結一下吧。備忘錄模式的用途就是提供備份功能，因此這個模式的架構本身就設計的容易實作復原功能。也因為拆成了 Originator，Memento，Caretaker，除了讓物件的資料封裝不被破壞外，也提高了內聚力 (cohesion)。雖然範例的備份復原很簡單，但實務上 Memento 要保留的資料可能很多，會造成備份還原的時間很長，這是要注意的部份。另外，Java SDK 本身的 Serializable 以及 Android SDK 的 Parcelable 都算是很好的備忘錄模式實作，有興趣的人可以參考。

參考資料:

深入淺出設計模式(Head First Design Patterns)

wiki - Memento Pattern

設計模式：備忘錄模式 (Memento Pattern)

備忘錄模式（Memento Pattern）

Java - Serializable

Android - Parcelable