深入淺出 Java 設計模式：備忘錄模式完整實作與封裝性保護策略

模式動機：程式世界的「後悔藥」

備忘錄模式在不破壞封裝前提下，捕捉物件內部狀態並外部化儲存，支援後續恢復。常用於 Undo/Redo、交易回滾、棋局悔棋等場景。核心三角色：

• Originator（發起人）：建立備忘錄、從備忘錄恢復狀態。
• Memento（備忘錄）：儲存發起人內部狀態，提供窄/寬介面隔離存取權限。
• Caretaker（管理者）：負責保管備忘錄，不可檢視或修改內容。

Java 中的封裝性挑戰

GoF 原書以 C++ friend 實現「發起人可見備忘錄細節、管理者僅見窄介面」。Java 無 friend 機制，需替代方案：

方案一：雙介面隔離（輕量但依賴自律）

• MementoIF（窄介面）：標記介面，管理者僅持有此型別參考。
• MementoWideIF（寬介面）：含 getState() 等方法，發起人轉型後存取。
• 缺點：編譯期無法強制阻止管理者強制轉型。

方案二：私有內部類（推薦，編譯期強制封裝）

public class Originator {
    private int state = 90;
    private Caretaker caretaker = new Caretaker();

    // 發起人對外 API
    public void createMemento() { caretaker.saveMemento(new Memento(state)); }
    public void setMemento() {
        Memento m = (Memento) caretaker.getMemento();
        state = m.getState();
    }

    // 私有內部類：外部完全不可見
    private class Memento implements MementoIF {
        private final int state;
        private Memento(int state) { this.state = state; }
        private int getState() { return state; }
    }
}

// 窄介面
interface MementoIF {}

// 管理者：只能操作 MementoIF
class Caretaker {
    private MementoIF m;
    void saveMemento(MementoIF m) { this.m = m; }
    MementoIF getMemento() { return m; }
}

優點：Memento 為 private，外部連類別名稱都不可見，徹底封裝。發起人同時扮演 Facade 簡化用戶端呼叫。

方案三：Clone 模式（不推薦）

讓發起人實作 Cloneable，備忘錄直接用 clone() 複製。缺點：淺拷貝風險、破壞封裝（需公開 clone()）、無法精確控制備份範圍。

實戰應用場景

• 文字編輯器 Undo/Redo（儲存文檔快照）
• 資料庫交易回滾點
• 遊戲存檔/讀檔
• Wizard 精靈式介面的上一步/下一步

備忘錄模式的精髓在於「狀態外部化且不破壞封裝」，Java 開發者應優先採用私有內部類方案，兼顧型別安全與封裝純度。