设计模式之备忘录模式(Memento)摘录

23种GOF设计模式一般分为三大类：创建型模式、结构型模式、行为模式。

创建型模式抽象了实例化过程，它们帮助一个系统独立于如何创建、组合和表示它的那些对象。一个类创建型模式使用继承改变被实例化的类，而一个对象创建型模式将实例化委托给另一个对象。创建型模式有两个不断出现的主旋律。第一，它们都将关于该系统使用哪些具体的类的信息封装起来。第二，它们隐藏了这些类的实例是如何被创建和放在一起的。整个系统关于这些对象所知道的是由抽象类所定义的接口。因此，创建型模式在什么被创建，谁创建它，它是怎样被创建的，以及何时创建这些方面给予了很大的灵活性。它们允许用结构和功能差别很大的“产品”对象配置一个系统。配置可以是静态的(即在编译时指定)，也可以是动态的(在运行时)。

结构型模式涉及到如何组合类和对象以获得更大的结构。结构型类模式采用继承机制来组合接口或实现。结构型对象模式不是对接口和实现进行组合，而是描述了如何对一些对象进行组合，从而实现新功能的一些方法。因为可以在运行时刻改变对象组合关系，所以对象组合方式具有更大的灵活性，而这种机制用静态类组合是不可能实现的。

行为模式涉及到算法和对象间职责的分配。行为模式不仅描述对象或类的模式，还描述它们之间的通信模式。这些模式刻画了在运行时难以跟踪的复杂的控制流。它们将用户的注意力从控制流转移到对象间的联系方式上来。行为类模式使用继承机制在类间分派行为。行为对象模式使用对象复合而不是继承。一些行为对象模式描述了一组对等的对象怎样相互协作以完成其中任一个对象都无法单独完成的任务。

创建型模式包括：1、FactoryMethod(工厂方法模式)；2、Abstract Factory(抽象工厂模式)；3、Singleton(单例模式)；4、Builder(建造者模式、生成器模式)；5、Prototype(原型模式).

结构型模式包括：6、Bridge(桥接模式)；7、Adapter(适配器模式)；8、Decorator(装饰模式)；9、Composite(组合模式)；10、Flyweight(享元模式)；11、Facade(外观模式)；12、Proxy(代理模式).

行为模式包括：13、TemplateMethod(模板方法模式)；14、Strategy(策略模式)；15、State(状态模式)；16、Observer(观察者模式)；17、Memento(备忘录模式)；18、Mediator(中介者模式)；19、Command(命令模式)；20、Visitor(访问者模式)；21、Chain of Responsibility(责任链模式)；22、Iterator(迭代器模式)；23、Interpreter(解释器模式).

Factory Method：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定将哪一个类实例化。Factory Method使一个类的实例化延迟到其子类。

Abstract Factory：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定他们具体的类。

Singleton：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

Builder：将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

Prototype：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这个原型来创建新的对象。

Bridge：将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化。

Adapter：将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。Adapter模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以一起工作。

Decorator：动态地给一个对象添加一些额外的职责。就扩展功能而言， Decorator模式比生成子类方式更为灵活。

Composite：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。Composite使得客户对单个对象和复合对象的使用具有一致性。

Flyweight：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。

Facade：为子系统中的一组接口提供一个一致的界面， Facade模式定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用。

Proxy：为其他对象提供一个代理以控制对这个对象的访问。

Template Method：定义一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。Template Method使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。

Strategy：定义一系列的算法,把它们一个个封装起来, 并且使它们可相互替换。本模式使得算法的变化可独立于使用它的客户。

State：允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。对象看起来似乎修改了它所属的类。

Observer：定义对象间的一种一对多的依赖关系,以便当一个对象的状态发生改变时,所有依赖于它的对象都得到通知并自动刷新。

Memento：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保存的状态。

Mediator：用一个中介对象来封装一系列的对象交互。中介者使各对象不需要显式地相互引用，从而使其耦合松散，而且可以独立地改变它们之间的交互。

Command：将一个请求封装为一个对象，从而使你可用不同的请求对客户进行参数化；对请求排队或记录请求日志，以及支持可取消的操作。

Visitor：表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作。它使你可以在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。

Chain of Responsibility：为解除请求的发送者和接收者之间耦合，而使多个对象都有机会处理这个请求。将这些对象连成一条链，并沿着这条链传递该请求，直到有一个对象处理它。

Iterator：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素, 而又不需暴露该对象的内部表示。

Interpreter：给定一个语言, 定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器, 该解释器使用该表示来解释语言中的句子。

Memento：(1)、意图：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。

(2)、适用性：A、必须保存一个对象在某一个时刻的(部分)状态，这样以后需要时它才能恢复到先前的状态。B、如果一个用接口来让其它对象直接得到这些状态，将会暴露对象的实现细节并破坏对象的封装性。

(3)、效果：A、保持封装边界：使用备忘录可以避免暴露一些只应由原发器管理却又必须存储在原发器之外的信息。该模式把可能很复杂的Originator内部信息对其他对象屏蔽起来，从而保持了封装边界。B、它简化了原发器：在其他的保持封装性的设计中，Originator负责保持客户请求过的内部状态版本。这就把所有存储管理的重任交给了Originator。让客户管理它们请求的状态将会简化Originator，并且使得客户工作结束时无需通知原发器。C、使用备忘录可能代价很高：如果原发器在生成备忘录时必须拷贝并存储大量的信息，或者客户非常频繁地创建备忘录和恢复原发器状态，可能会导致非常大的开销。除非封装和恢复Originator状态的开销不大，否则该模式可能并不合适。D、定义窄接口和宽接口：在一些语言中可能难以保证只有原发器可访问备忘录的状态。E、维护备忘录的潜在代价：管理器负责删除它所维护的备忘录。然而，管理器不知道备忘录中有多少个状态。因此当存储备忘录时，一个本来很小的管理器，可能会产生大量的存储开销。

(4)、相关模式：A、Command：命令可使用备忘录来为可撤销的操作维护状态。B、Iterator:备忘录可用于迭代。

(5)、备忘录模式：适用于功能比较复杂的，但需要记录或维护属性历史的类；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Memo还原到前一状态。

示例代码1：

#include <iostream>
#include <string>using namespace std;class Memo;//发起人类
class Originator
{
public:string state;Memo* CreateMemo();void SetMemo(Memo* memo);void Show(){cout<<"状态"<<state<<endl;}
};//备忘录类
class Memo
{
public:string state;Memo(string strState){state = strState;}
};Memo* Originator::CreateMemo()
{return new Memo(state);
}void Originator::SetMemo(Memo* memo)
{state = memo->state;
}//管理者类
class Caretaker
{
public:Memo* memo;
};//客户端
int main()
{Originator* on = new Originator();on->state = "on";on->Show();Caretaker* c = new Caretaker();c->memo = on->CreateMemo();on->state = "off";on->Show();on->SetMemo(c->memo);on->Show();/*result状态on状态off状态on*/return 0;
}

示例代码2：

Memento.h:

#ifndef _MEMENTO_H_
#define _MEMENTO_H_#include <string>using namespace std;class Memento;class Originator
{
public:typedef string State;Originator();Originator(const State& sdt);~Originator();Memento* CreateMemento();void SetMemento(Memento* men);void RestoreToMemento(Memento* mt);State GetState();void SetState(const State& sdt);void PrintState();
protected:
private:State _sdt;Memento* _mt;
};class Memento
{
public:
protected:
private://这是最关键的地方，将Originator为friend类，可以访问内部信息，但是其他类不能访问friend class Originator;typedef string State;Memento();Memento(const State& sdt);~Memento();void SetState(const State& sdt);State GetState();
private:State _sdt;
};#endif//~_MEMENTO_H_

Memento.cpp:

#include "Memento.h"
#include <iostream>using namespace std;typedef string State;Originator::Originator()
{_sdt = "";_mt = 0;
}Originator::Originator(const State& sdt)
{_sdt = sdt;_mt = 0;
}Originator::~Originator()
{}Memento* Originator::CreateMemento()
{return new Memento(_sdt);
}State Originator::GetState()
{return _sdt;
}void Originator::SetState(const State& sdt)
{_sdt = sdt;
}void Originator::PrintState()
{cout<<this->_sdt<<"... ..."<<endl;
}void Originator::SetMemento(Memento* men)
{}void Originator::RestoreToMemento(Memento* mt)
{this->_sdt = mt->GetState();
}//class Memento
Memento::Memento()
{}Memento::Memento(const State& sdt)
{_sdt = sdt;
}State Memento::GetState()
{return _sdt;
}void Memento::SetState(const State& sdt)
{_sdt = sdt;
}

main.cpp:

#include "Memento.h"
#include <iostream>using namespace std;int main()
{Originator* o = new Originator();o->SetState("old");//备忘前状态o->PrintState();Memento* m = o->CreateMemento();//将状态备忘o->SetState("new");//修改状态o->PrintState();o->RestoreToMemento(m);//恢复修改前状态o->PrintState();/*resultold... ...new... ...old... ...*/return 0;
}

备忘录模式结构图：

参考文献：

1、《大话设计模式C++》

2、《设计模式精解----GoF23种设计模式解析》

3、《设计模式----可复用面向对象软件的基础》