程序设计模式(十六) C++ 备忘录（ Memento）模式

备忘录模式就是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。这样以后就可将该对象恢复到原先保存的状态。

场景：

(1)我们玩单机游戏的时候总会遇到老婆大人的各位事情，一会去买瓶醋了，一会去打个酱油了，会耽误我们玩游戏的进程，但是此时我们能有“保存游戏”这个宝贝，我们的主基地不会在我们打酱油的时候被对手拆掉。

    这“保存游戏”的功能其实就是备忘录模式的很好应用，她是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。这样以后就可以就该对象恢复到原先保存的状态。这个其实也是我们的redo，undo所采用的模式。

(2)    我们玩单机游戏的时候总会遇到老婆大人的各位事情，一会去买瓶醋了，一会去打个酱油了，会耽误我们玩游戏的进程，但是此时我们能有“保存游戏”这个宝贝，我们的主基地不会在我们打酱油的时候被对手拆掉,这“保存游戏”的功能其实就是备忘录模式的很好应用.

思想：该模式主要用来实现类似我们在常见的编辑器中经常执行的Undo（Ctrl+Z） 操作。实际上就是在外部保持一组对象的某一时刻的状态，并在需要的另一个时候将这组对象回复到之前的状态。

优点：

1）当发起人角色的状态有改变时，有可能是个错误的改变，我们使用备忘录模式就可以把这个错误改变还原。

2）备份的状态是保存在发起人角色之外的，这样，发起人角色就不需要对各个备份的状态进行管理。

缺点：

1）如果备份的对象存在大量的信息或者创建、恢复操作非常频繁，则可能造成很大的性能开销。

类图：

Originator：负责创建一个备忘录Memento，用以记录当前时刻它的内部状态，并可使用备忘录恢复内部状态。Originator可根据需要决定Memento存储Originator的哪些内部状态。

Memento: 负责存储Originator对象的内部状态，并可防止Originator以外的其他对象访问备忘录Memento。备忘录有两个接口，Caretaker只能看到备忘录的窄接口，它只能将备忘录传递给其他对象。Originator能够看到一个宽接口，允许它访问返回到先前状态所需的所有数据。

Caretaker：负责保存好备忘录Memento,不能对备忘录的内容进行操作或检查。

Memento模式中封装的是需要保存的状态,当需要恢复的时候才取出来进行恢复.原理很简单,实现的时候需要注意一个地方:窄接口和宽接口.所谓的宽接口就是一般意义上的接口,把对外的接口作为public成员;而窄接口反之,把接口作为private成员,而把需要访问这些接口函数的类作为这个类的友元类,也就是说接口只暴露给了对这些接口感兴趣的类,而不是暴露在外部.下面的实现就是窄实现的方法来实现的.

Memento模式比较适用于功能比较复杂的，但需要维护或记录历史属性的类，或者需要保存的属性只是众多属性中的一小部分时，Originator可以根据保存的Memento信息还原到前一状态。

如果在某个系统中使用命令模式时，需要实现命令的撤销功能，那么命令模式可以使用备忘录模式来存储可撤销操作的状态。

实现：该模式其实主要是一种对象状态的暂存和回复的思想。上面的UML图是一种比较典型的实现方式:制定一 个专门用于保存类状态的类，为被保存状态的类定义返回当前状态类实例，和根据状态类实例回复对象状态的接口。实际上也不必太拘泥于这个实现，简单情形下， 我们完全可以利用任何的已有的对象持久化或者序列化机制来用一个字符串暂存对象的当前完整状态。

实例：

Memento.h

 1 #ifndef _MEMENTO_H_
 2 #define _MEMENTO_H_
 3 #include <string>
 4 
 5 using namespace std;
 6 
 7 //负责存储Originator对象的内部状态，并可防止Originator以外的其他对象访问备忘录Memento。
 8 //备忘录有两个接口，Caretaker只能看到备忘录的窄接口，它只能将备忘录传递给其他对象。Originator能够看到一个宽接口，允许它访问返回到先前状态所需的所有数据。
 9 class Memento
10 {
11 private:
12     //将Originator为friend类，可以访问内部信息，但是其他类不能访问
13     friend class Originator;
14     Memento(const string& state);
15     ~Memento();
16     void SetState(const string& state);
17     string GetState();
18     string _state;
19 };
20 
21 //负责创建一个备忘录Memento，用以记录当前时刻它的内部状态，并可使用备忘录恢复内部状态
22 class Originator
23 {
24 public:
25     Originator();
26     Originator(const string& state);
27     ~Originator();
28     void RestoreToMemento(Memento* pMemento);
29     Memento* CreateMemento();
30     void SetState(const string& state);
31     string GetState();
32     void show();
33 protected:
34 private:
35     string _state;
36 };
37 
38 //负责保存好备忘录Memento,不能对备忘录的内容进行操作或检查
39 class Caretaker
40 {
41 public:
42     Caretaker();
43     ~Caretaker();
44     void SetMemento(Memento*);
45     Memento* GetMemento();
46 private:
47     Memento* _memento;
48 };
49 
50 #endif

Memento.cpp

 1 #include "Memento.h"
 2 #include <iostream>
 3 #include <string>
 4 
 5 using namespace std;
 6 
 7 Memento::Memento(const string& state)
 8 {
 9     this->_state = state;
10 }
11 
12 Memento::~Memento()
13 {}
14 
15 string Memento::GetState()
16 {
17     return this->_state;
18 }
19 
20 void Memento::SetState(const string& state)
21 {
22     this->_state = state;
23 }
24 
25 Originator::Originator()
26 {}
27 
28 Originator::Originator(const string& state)
29 {
30     this->_state = state;
31 }
32 
33 Originator::~Originator()
34 {}
35 
36 string Originator::GetState()
37 {
38     return this->_state;
39 }
40 
41 void Originator::show()
42 {
43     cout << this->_state << endl;
44 }
45 
46 void Originator::SetState(const string& state)
47 {
48     this->_state = state;
49 }
50 
51 Memento* Originator::CreateMemento()
52 {
53     return new Memento(this->_state);
54 }
55 
56 void Originator::RestoreToMemento(Memento* pMemento)
57 {
58     this->_state = pMemento->GetState();
59 }
60 
61 Caretaker::Caretaker()
62 {}
63 
64 Caretaker::~Caretaker()
65 {}
66 
67 Memento* Caretaker::GetMemento()
68 {
69     return this->_memento;
70 }
71 
72 void Caretaker::SetMemento(Memento* pMemento)
73 {
74     this->_memento = pMemento;
75 }

main.cpp

 1 #include "Memento.h"
 2 
 3 int main()
 4 {
 5     //初始化对象，状态为“Old”
 6     Originator* o = new Originator("Old");
 7     o->show();
 8 
 9     //建立并保存Memento
10     Caretaker* pTaker = new Caretaker();
11     pTaker->SetMemento(o->CreateMemento());
12 
13     //改变状态
14     o->SetState("New");
15     o->show();
16 
17     //恢复状态
18     o->RestoreToMemento(pTaker->GetMemento());
19     o->show();
20 
21     return 0;
22 }

结果如下：

Memento 模式的关键就是 friend class Originator;我们可以看到,Memento 的接口都声明为 private,而将 Originator 声明为 Memento 的友元类。我们将 Originator 的状态保存在 Memento 类中,而将 Memento 接口 private 起来,也就达到了封装的功效。
      在 Originator 类中我们提供了方法让用户后悔:RestoreToMemento(Memento* mt);我们可以 通过这个接口让用户后悔。在测试程序中,我们演示了这一点:Originator 的状态由 old 变为 new 最 后又回到了 old。

重构成本：低。