备忘录模式 - 设计模式教程

讲解

打游戏到 Boss 门口先存档：打输了读档重来。存档文件你不打开、也看不懂，只管收好——游戏自己知道怎么用。备忘录模式就是这个存档机制：在不破坏封装的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态，以后可将对象恢复到原先保存的状态。

「不破坏封装」是备忘录区别于「直接读写字段做备份」的关键。文本编辑器的内容是私有字段，如果历史管理器直接读写它，编辑器的内部表示就泄漏了，以后想换成分段存储都改不动。备忘录模式的做法：由对象自己（发起人 Originator）创建一个「备忘录」对象装快照，交给管理者（Caretaker）保管；管理者只拿不拆，恢复时原样递回给发起人。TypeScript 里用私有字段 + 受控的读取通道来表达这层封装。

和命令模式的 undo 做个对照：命令模式按「操作」记录（每步的逆操作），适合操作种类少、步骤明确的场景；备忘录按「状态」记录（每个时间点的完整快照），适合状态复杂、逆操作难定义的场景。快照省脑子费内存，命令省内存费脑子——很多真实编辑器是两者混用：常规步骤走命令，定期打一个备忘录快照做「存档点」。

实现上的内存策略要想清楚：完整快照对「整个文档」来说太贵时，可以只存差异（增量备忘录），或用不可变数据结构（persistent data structure）让新旧版本天然共享未变的部分——这正是 Immer 这类库的原理。

示例

迷你编辑器的历史回滚：备忘录对外不透明，管理者只管存取不管内容：

import assert from 'node:assert/strict';

// 备忘录：快照装在私有字段里，只有 Editor 会通过受控通道读取
class EditorMemento {
  constructor(private readonly snapshot: string) {}

  // 协议上只有「发起人」该调它；真实项目可用 Symbol 键或包私有进一步隔离
  readSnapshot(): string {
    return this.snapshot;
  }
}

// 发起人：只有它知道怎么拍快照、怎么从快照恢复
class Editor {
  private text = '';

  type(content: string): void {
    this.text += content;
  }

  save(): EditorMemento {
    return new EditorMemento(this.text);
  }

  restore(memento: EditorMemento): void {
    this.text = memento.readSnapshot();
  }

  value(): string {
    return this.text;
  }
}

// 管理者：保管备忘录栈，绝不打开看
class History {
  private readonly stack: EditorMemento[] = [];

  push(m: EditorMemento): void {
    this.stack.push(m);
  }

  pop(): EditorMemento | undefined {
    return this.stack.pop();
  }

  size(): number {
    return this.stack.length;
  }
}

const editor = new Editor();
const history = new History();

editor.type('第一版');
history.push(editor.save());
editor.type('，加了第二版');
history.push(editor.save());
editor.type('，写砸了');
assert.equal(editor.value(), '第一版，加了第二版，写砸了');

const m1 = history.pop();
if (m1) editor.restore(m1);
assert.equal(editor.value(), '第一版，加了第二版');

const m0 = history.pop();
if (m0) editor.restore(m0);
assert.equal(editor.value(), '第一版');
assert.equal(history.size(), 0);
console.log('恢复到：' + editor.value());

分工看三个角色：Editor 负责拍快照和恢复（只有它懂自己的内部表示）；History 只是保管栈，它对备忘录内容一无所知也不该知道；EditorMemento 是个「不透明的信封」。将来 Editor 的内部表示从字符串换成分段数组，只有 save/restore 两处要改，History 和历史调用方纹丝不动——封装的价值就在这种时刻兑现。

常见坑

备忘录存的是引用而非快照：存了 this.text 的数组引用而不是拷贝，后续修改直接污染历史——快照必须是当时的深拷贝或不可变值。
管理者偷看备忘录内容：Caretaker 一旦开始读快照字段做判断，封装即破；它需要的信息（如时间戳）应通过备忘录的公开元数据通道给出。
快照无上限堆积：每一步都存完整快照还不设上限，内存必爆；定容量上限、或改用增量/命令模式。
快照漏字段：保存了正文却忘了光标位置，恢复后「内容对了、体验错了」；拍快照前先把「什么算完整状态」列全。
恢复时不校验：恢复的备忘录版本和当前对象结构对不上（比如存档是老版本的），恢复出半个状态；加版本号校验是存档系统的基本礼仪。

小结

备忘录 = 发起人自封快照、管理者盲目保管、恢复时原样奉还，核心是「不破坏封装的状态备份」；与命令模式的 undo 按「状态 vs 操作」分工。下一章：对象间「一变更、众知晓」的观察者模式。