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备忘录模式

发表于 更新于 Valine：

每个人都有犯错误的时候，都希望有种“后悔药”能弥补自己的过失，让自己重新开始，但现实是残酷的。在计算机应用中，客户同样会常常犯错误，能否提供“后悔药”给他们呢？当然是可以的，而且是有必要的。这个功能由“备忘录模式”来实现。

其实很多应用软件都提供了这项功能，如 Word、记事本、Photoshop、Eclipse 等软件在编辑时按 Ctrl+Z 组合键时能撤销当前操作，使文档恢复到之前的状态；还有在 IE 中的后退键、数据库事务管理中的回滚操作、玩游戏时的中间结果存档功能、数据库与操作系统的备份操作、棋类游戏中的悔棋功能等都属于这类。

备忘录模式能记录一个对象的内部状态，当用户后悔时能撤销当前操作，使数据恢复到它原先的状态。

备忘录（Memento）模式的定义：在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态，以便以后当需要时能将该对象恢复到原先保存的状态，该模式又叫快照模式。

备忘录模式是一种对象行为型模式，其主要优点如下：

  • 提供了一种可以恢复状态的机制：当用户需要时能够比较方便地将数据恢复到某个历史的状态。
  • 实现了内部状态的封装：除了创建它的发起人之外，其他对象都不能够访问这些状态信息。
  • 简化了发起人类：发起人不需要管理和保存其内部状态的各个备份，所有状态信息都保存在备忘录中，并由管理者进行管理，这符合单一职责原则。

其主要缺点是：资源消耗大，如果要保存的内部状态信息过多或者特别频繁，将会占用比较大的内存资源。

备忘录模式的核心是设计备忘录类以及用于管理备忘录的管理者类，现在我们来学习其结构与实现。

模式的结构#

备忘录模式的主要角色如下：

  • 发起人（Originator）角色：记录当前时刻的内部状态信息，提供创建备忘录和恢复备忘录数据的功能，实现其他业务功能，它可以访问备忘录里的所有信息。
  • 备忘录（Memento）角色：负责存储发起人的内部状态，在需要的时候提供这些内部状态给发起人。
  • 管理者（Caretaker）角色：对备忘录进行管理，提供保存与获取备忘录的功能，但其不能对备忘录的内容进行访问与修改。

备忘录模式的结构图如图所示：

模式的实现#

备忘录模式的实现代码如下：

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class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Originator or = new Originator();
        Caretaker cr = new Caretaker();
        or.SetState("S0");
        Console.WriteLine("初始状态:" + or.GetState());
        cr.SetMemento(or.CreateMemento()); 
        or.SetState("S1");        
        Console.WriteLine("新的状态:" + or.GetState());
        or.RestoreMemento(cr.GetMemento()); 
        Console.WriteLine("恢复状态:" + or.GetState());        
        Console.Read();        
    }
}


public class Memento
{ 
    private String state; 
    public Memento(String state)
    { 
        this.state=state; 
    }     
    public void SetState(String state)
    { 
        this.state=state; 
    }
    public String GetState()
    { 
        return state; 
    }
}


public class Originator
{ 
    private String state;     
    public void SetState(String state)
    { 
        this.state=state; 
    }
    public String GetState()
    { 
        return state; 
    }
    public Memento CreateMemento()
    { 
        return new Memento(state); 
    }
    public void RestoreMemento(Memento memento)
    {
        this.SetState(memento.GetState()); 
    } 
}


public class Caretaker
{ 
    private Memento memento;       
    public void SetMemento(Memento memento)
    { 
        this.memento=memento; 
    }
    public Memento GetMemento()
    { 
        return memento; 
    }
}

程序运行的结果如下：

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初始状态:S0
新的状态:S1
恢复状态:S0

前面学习了备忘录模式的定义与特点、结构与实现，现在来看该模式的以下应用场景：

  • 需要保存与恢复数据的场景，如玩游戏时的中间结果的存档功能。
  • 需要提供一个可回滚操作的场景，如 Word、记事本、Photoshop，Eclipse 等软件在编辑时按 Ctrl+Z 组合键，还有数据库中事务操作。

在备忘录模式中，通过定义“备忘录”来备份“发起人”的信息，而原型模式的 clone() 方法具有自备份功能。所以，如果让发起人实现 Cloneable 接口就有备份自己的功能，这时可以删除备忘录类，其结构图如图所示：

实现代码如下：

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class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        OriginatorPrototype or=new OriginatorPrototype();
        PrototypeCaretaker cr=new PrototypeCaretaker();       
        or.SetState("S0"); 
        Console.WriteLine("初始状态:"+or.GetState());           
        cr.SetMemento(or.CreateMemento()); 
        or.SetState("S1"); 
        Console.WriteLine("新的状态:"+or.GetState());        
        or.RestoreMemento(cr.GetMemento()); 
        Console.WriteLine("恢复状态:"+or.GetState());      
        Console.Read();        
    }
}


class OriginatorPrototype  : ICloneable
{ 
    private String state;     
    public void SetState(String state)
    { 
        this.state=state; 
    }
    public String GetState()
    { 
        return state; 
    }
    public OriginatorPrototype CreateMemento()
    {
        return (OriginatorPrototype)this.Clone(); 
    } 
    public void RestoreMemento(OriginatorPrototype opt)
    { 
        this.SetState(opt.GetState()); 
    }
    public object Clone()
    {
        try
        {
            return base.MemberwiseClone();
        }
        catch(Exception ex)
        {
            Console.WriteLine(ex.Message);
        }
        return null;
    }
}

class PrototypeCaretaker
{ 
    private OriginatorPrototype opt;       
    public void SetMemento(OriginatorPrototype opt)
    { 
        this.opt=opt; 
    }
    public OriginatorPrototype GetMemento()
    { 
        return opt; 
    }
}

程序的运行结果如下：

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初始状态:S0
新的状态:S1
恢复状态:S0