【设计模式之备忘录模式 -- C++】

备忘录模式 – 状态保存，恢复原状

备忘录模式是一种行为设计模式，允许在不暴露对象实现细节的情况下保存和恢复对象的内部状态。这种模式特别适用于实现撤销（Undo）操作或者是需要保存对象状态以便将来恢复的场景。

组成

备忘录模式通常涉及三个关键角色：

1. 发起人（Originator）：这是需要保存其状态以便以后恢复的对象。
2. 备忘录（Memento）：用于存储发起人对象的内部状态。备忘录应保护其内容不被发起人以外的对象所访问。
3. 管理者（Caretaker）：负责保存备忘录，但不对备忘录内容进行操作或检查。

优势

1. 封装性：备忘录模式很好地封装了对象的状态。通过使用备忘录，对象的状态可以保存在备忘录对象中，而不需要暴露对象的内部结构。这有助于保持对象的封装性和数据的完整性。
2. 撤销操作：备忘录模式提供了一种实现撤销（Undo）操作的机制。用户可以方便地回退到某个特定的状态，而不需要了解对象状态的具体实现。
3. 保存历史状态：备忘录模式允许保存对象的历史状态，这对于实现某些功能，如历史记录查看、状态回滚等，非常有用。
   灵活性：备忘录模式允许在不同的时间保存对象的不同状态，提供了很高的灵活性。

使用场景

1. 撤销功能：在需要提供撤销操作的应用程序中，如文本编辑器、图形编辑工具、游戏等，备忘录模式可以用来保存操作前的状态，以便用户可以撤销他们的操作。
2. 事务回滚：在需要事务支持的系统中，如果某个操作失败，可以使用备忘录模式保存的状态来回滚到操作前的状态。
3. 状态快照：在需要保存对象状态快照，以便将来可能恢复到这些状态的应用中，如软件版本控制、保存游戏进度等。
4. 比较历史状态：在需要比较对象的当前状态与历史状态的应用中，备忘录模式提供了一种方便的实现方式。

实现

1. 发起人和备忘录

// 发起人
class Originator {
    std::string state;
public:
// 备忘录
    class Memento {
        std::string state;
    public:
        Memento(const std::string& state) : state(state) {}

        std::string getState() const {
            return state;
        }
    };

    void setState(const std::string& state) {
        this->state = state;
        std::cout << "State set to: " << state << std::endl;
    }

    std::string getState() const {
        return state;
    }

    // 保存状态
    std::shared_ptr<Memento> saveStateToMemento() {
        return std::make_shared<Memento>(state);
    }

    // 恢复状态
    void getStateFromMemento(const std::shared_ptr<Memento>& memento) {
        state = memento->getState();
    }
};

2. 管理者

class Caretaker {
    std::vector<std::shared_ptr<Originator::Memento>> mementoList;

public:
    void add(const std::shared_ptr<Originator::Memento>& state) {
        mementoList.push_back(state);
    }

    std::shared_ptr<Originator::Memento> get(int index) {
        return mementoList.at(index);
    }
};

3. 测试

int main() {
    Originator originator;
    Caretaker caretaker;

    originator.setState("State #1");
    originator.setState("State #2");
    caretaker.add(originator.saveStateToMemento());

    originator.setState("State #3");
    caretaker.add(originator.saveStateToMemento());

    originator.setState("State #4");
    std::cout << "Current State: " << originator.getState() << std::endl;

    originator.getStateFromMemento(caretaker.get(0));
    std::cout << "First saved State: " << originator.getState() << std::endl;
    originator.getStateFromMemento(caretaker.get(1));
    std::cout << "Second saved State: " << originator.getState() << std::endl;

    return 0;
}

4. 结果

State set to: State #1
State set to: State #2
State set to: State #3
State set to: State #4
Current State: State #4
First saved State: State #2
Second saved State: State #3