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如何使用Golang实现备忘录模式_Golang备忘录模式实现与优化方法

P粉602998670

P粉602998670

发布时间:2026-02-10 14:49:08

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来源于php中文网

原创

Go无法直接实现经典备忘录模式,因缺乏访问控制导致封装失效;实际采用非导出memento结构体+包级作用域限制,由Originator提供Save/Restore方法,Caretaker仅存储指针。

如何使用golang实现备忘录模式_golang备忘录模式实现与优化方法

Go 语言没有类和继承,也不支持传统面向对象意义上的备忘录模式(Memento Pattern)实现,但可以用结构体、接口和闭包模拟其核心能力:**安全地捕获和恢复对象内部状态,且不破坏封装**。

为什么 Go 中不能直接套用经典备忘录模式

经典备忘录模式依赖三个角色:Memento(只读快照)、Originator(拥有状态并创建/恢复)、Caretaker(持有但不修改 Memento)。Go 没有访问控制修饰符(如 private),无法强制 Caretaker 无法访问 Memento 内部字段——这会让“封装性”形同虚设。

所以实际做法是:

  • Memento 设计为不可导出字段 + 不暴露 setter/getter 的结构体,靠包级作用域限制访问
  • Originator 提供 Save()Restore(m *memento) 方法,所有状态操作收口在它内部
  • Caretaker 只负责存储 *memento,绝不解引用或强转

用结构体+接口实现可恢复的备忘录

关键不是“像不像 UML”,而是“能不能安全存取状态”。下面是一个生产可用的简化版:

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// originator.go
package memo

type editor struct {
	content string
	cursor  int
}

func NewEditor() *editor {
	return &editor{}
}

func (e *editor) Insert(text string) {
	e.content += text
	e.cursor = len(e.content)
}

func (e *editor) UndoableSave() *memento {
	// 返回一个仅本包可解构的快照
	return &memento{
		content: e.content,
		cursor:  e.cursor,
	}
}

func (e *editor) Restore(m *memento) {
	e.content = m.content
	e.cursor = m.cursor
}

// memento 是非导出类型,外部无法构造或修改
type memento struct {
	content string
	cursor  int
}

注意:memento 小写开头,外部包即使拿到指针也无法访问字段——这是 Go 唯一能依赖的“封装机制”。

避免深拷贝陷阱:何时该用 json.RawMessageunsafe

如果 editor 状态非常大(比如含切片、嵌套 map、大字符串),每次 Save() 都做完整结构拷贝会浪费内存和 CPU。

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优化思路:

  • 对纯值类型(intstring、小结构体),直接赋值即可,Go 自动 copy
  • 若状态含 []bytemap[string]interface{},且你确定不会在恢复前修改原数据,可考虑用 json.RawMessage 序列化后暂存——但要加注释说明“此 memento 依赖原始数据生命周期”
  • 绝不要为性能过早引入 unsafe;Go 的 GC 对短生命周期小对象很友好,先压测再优化

例如,需要序列化的场景可以这样扩展:

func (e *editor) SaveAsJSON() json.RawMessage {
	state := struct {
		Content string `json:"content"`
		Cursor    int    `json:"cursor"`
	}{e.content, e.cursor}
	b, _ := json.Marshal(state)
	return b
}

func (e *editor) RestoreFromJSON(data json.RawMessage) {
	var state struct {
		Content string `json:"content"`
		Cursor    int    `json:"cursor"`
	}
	json.Unmarshal(data, &state)
	e.content = state.Content
	e.cursor = state.Cursor
}

多状态管理与撤销栈的常见误用

很多人以为“实现一个 Memento 就等于有了 undo”,其实真正难的是状态管理和边界控制:

  • 不控制快照数量,UndoStack 无限增长 → OOM;应设置最大长度(如 100),用 slice + append + copy 实现循环缓冲
  • Restore() 后没清空“重做栈”,导致用户 redo 时跳回错误状态 → 必须在每次 Restore() 后重置 redo 栈
  • 异步操作(如 goroutine 中保存快照)和主线程恢复冲突 → 所有状态变更和快照操作必须串行,推荐用 chansync.Mutex 保护

最简撤销栈示意:

type Editor struct {
	undoStack []*memento
	redoStack []*memento
	*editor // 内嵌
}

func (e *Editor) Save() {
	m := e.UndoableSave()
	e.undoStack = append(e.undoStack, m)
	if len(e.undoStack) > 100 {
		e.undoStack = e.undoStack[1:]
	}
	e.redoStack = e.redoStack[:0] // 清空 redo
}

真正容易被忽略的,是“状态是否真的可逆”——比如你保存了文件路径,但文件已被删除;或者保存了网络请求 ID,但服务端状态已变。备忘录管不了外部副作用,它只负责对象内部字段的来回搬运。这点不厘清,越优化越错。

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