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C++設(shè)計(jì)模式之備忘錄模式

更新時(shí)間：2014年10月09日 08:48:31 作者：果凍想

這篇文章主要介紹了C++設(shè)計(jì)模式之備忘錄模式,本文講解了什么是備忘錄模式、備忘錄模式的UML類圖、備忘錄模式的使用場(chǎng)合等內(nèi)容,需要的朋友可以參考下

前言

又到年底了，也靜不下心來(lái)寫代碼了，大家都很浮躁；翻出經(jīng)典的《仙劍奇?zhèn)b傳》玩一會(huì)；又要打大BOSS，先存一下檔吧。這是我的習(xí)慣，在打大BOSS之前，都要先存一下檔，要是打贏了，就再存一個(gè)檔，覆蓋之前的；如果打輸了，就恢復(fù)之前的存檔，接著重來(lái)。我想大家都是這么玩的吧。哎呀，總是打不過(guò)。好了，不玩了，但是，游戲中的那個(gè)存檔行為卻讓我很著迷，它是如何實(shí)現(xiàn)的呢？帶著好奇的心，去百度了一下；哦，原來(lái)如此。好吧，開始今天的總結(jié)吧——備忘錄模式。

備忘錄模式

在GOF的《設(shè)計(jì)模式:可復(fù)用面向?qū)ο筌浖幕A(chǔ)》一書中對(duì)備忘錄模式是這樣說(shuō)的：在不破壞封裝性的前提下，捕獲一個(gè)對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)，并在該對(duì)象之外保存這個(gè)狀態(tài)。這樣以后就可將該對(duì)象恢復(fù)到原先保存的狀態(tài)。

有時(shí)有必要記錄一個(gè)對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)。為了允許用戶取消不確定的操作或從錯(cuò)誤中恢復(fù)過(guò)來(lái)，需要實(shí)現(xiàn)檢查點(diǎn)和取消機(jī)制，而要實(shí)現(xiàn)這些機(jī)制，你必須事先將狀態(tài)信息保存在某處，這樣才能將對(duì)象恢復(fù)到它們先前的狀態(tài)。如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)將狀態(tài)信息保存在某處呢？使用原型模式？由于對(duì)象通常封裝了其部分或所有的狀態(tài)信息，使得其狀態(tài)不能被其他對(duì)象訪問(wèn)，也就不可能在該對(duì)象之外保存其狀態(tài)了。由于原型模式總是返回對(duì)象的全部狀態(tài)信息，同時(shí)原型模式使其狀態(tài)能被其它對(duì)象訪問(wèn)，這樣就違反了封裝的原則，還可能有損應(yīng)用的可靠性和可擴(kuò)展性。

再拿上面的《仙劍奇?zhèn)b傳》進(jìn)行分析，當(dāng)我們?cè)诖虼驜OSS之前存檔，此時(shí)就需要將對(duì)應(yīng)的游戲場(chǎng)景，任務(wù)信息，人物信息等等狀態(tài)存儲(chǔ)起來(lái)；當(dāng)贏得大BOSS之后，覆蓋之前的存檔時(shí)，就將之前的存檔丟棄，新建立一個(gè)存檔，保存當(dāng)前的狀態(tài)信息；如果打輸了，恢復(fù)存檔，就將之前的存檔信息讀取出來(lái)，還原到打大BOSS之前的游戲場(chǎng)景，重新開始打大BOSS。這里面就是使用的備忘錄模式。

一個(gè)備忘錄是一個(gè)對(duì)象，它存儲(chǔ)另一個(gè)對(duì)象在某個(gè)瞬間的內(nèi)部狀態(tài)，而后者稱為備忘錄的原發(fā)器。當(dāng)需要設(shè)置原發(fā)器的檢查點(diǎn)時(shí)，取消操作機(jī)制會(huì)向原發(fā)器請(qǐng)求一個(gè)備忘錄。原發(fā)器用描述當(dāng)前狀態(tài)的信息初始化該備忘錄。只有原發(fā)器可以向備忘錄中存取信息，備忘錄對(duì)其他的對(duì)象是“不可見”的。

UML類圖

Memento：備忘錄存儲(chǔ)原發(fā)器對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)。原發(fā)器根據(jù)需要決定備忘錄存儲(chǔ)原發(fā)器的哪些內(nèi)部狀態(tài)；防止原發(fā)器以外的其他對(duì)象訪問(wèn)備忘錄。備忘錄實(shí)際上有兩個(gè)接口，管理者只能看到備忘錄的窄接口————它只能將備忘錄傳遞給其他對(duì)象。相反，原發(fā)器能夠看到一個(gè)寬接口，允許它訪問(wèn)返回到先前狀態(tài)所需的所有數(shù)據(jù)。理想的情況是只允許生成備忘錄的那個(gè)原發(fā)器訪問(wèn)本備忘錄的內(nèi)部狀態(tài)；
Originator：原發(fā)器創(chuàng)建一個(gè)備忘錄，用以記錄當(dāng)前時(shí)刻它的內(nèi)部狀態(tài)；我們使用備忘錄恢復(fù)內(nèi)部狀態(tài)；
Caretaker：負(fù)責(zé)保存好備忘錄；但是，不能對(duì)備忘錄的內(nèi)容進(jìn)行操作或檢查。

備忘錄模式是按照以下方式進(jìn)行協(xié)作的：
管理器向原發(fā)器請(qǐng)求一個(gè)備忘錄，保留一段時(shí)間后，將其送回給原發(fā)器；而有的時(shí)候管理者不會(huì)將備忘錄返回給原發(fā)器，因?yàn)樵l(fā)器可能根本不需要退到先前的狀態(tài)。備忘錄是被動(dòng)的，只有創(chuàng)建備忘錄的原發(fā)器會(huì)對(duì)它的狀態(tài)進(jìn)行賦值和檢索，如下面的時(shí)序圖：

使用場(chǎng)合

在以下情況下使用備忘錄模式：

1.必須保存一個(gè)對(duì)象在某一個(gè)時(shí)刻的部分或完整狀態(tài)，這樣以后需要時(shí)它才能恢復(fù)到先前的狀態(tài)；
2.如果一個(gè)用接口來(lái)讓其它對(duì)象直接得到這些狀態(tài)，將會(huì)暴露對(duì)象的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)并破壞對(duì)象的封裝性。

代碼實(shí)現(xiàn)：

復(fù)制代碼代碼如下:

#include <iostream>

using namespace std;

struct State

{

     wchar_t wcsState[260];

};

class Memento

{

public:

     Memento(State *pState) : m_pState(pState){}

     State *GetState() { return m_pState; }

private:

     friend class Originator;

     State *m_pState;

};

class Originator

{

public:

     Originator() : m_pState(NULL) {}

     ~Originator()

     {

          // Delete the storage of the state

          if (m_pState)

          {

               delete m_pState;

               m_pState = NULL;

          }

     }

     void SetMemento(Memento *pMemento);

     Memento *CreateMemento();

     void SetValue(wchar_t *value)

     {

          memset(wcsValue, 0, 260 * sizeof(wchar_t));

          wcscpy_s(wcsValue, 260, value);

     }

     void PrintState() { wcout<<wcsValue<<endl; }

private:

     State *m_pState; // To store the object's state

     wchar_t wcsValue[260]; // This is the object's real data

};

Memento *Originator::CreateMemento()

{

     m_pState = new State;

     if (m_pState == NULL)

     {

          return NULL;

     }

     Memento *pMemento = new Memento(m_pState);

     wcscpy_s(m_pState->wcsState, 260, wcsValue); // Backup the value

     return pMemento;

}

void Originator::SetMemento(Memento *pMemento)

{

     m_pState = pMemento->GetState();

     // Recovery the data

     memset(wcsValue, 0, 260 * sizeof(wchar_t));

     wcscpy_s(wcsValue, 260, m_pState->wcsState);

}

// Manager the Memento

class Caretaker

{

public:

     Memento *GetMemento() { return m_pMemento; }

     void SetMemnto(Memento *pMemento)

     {

          // Free the previous Memento

          if (m_pMemento)

          {

               delete m_pMemento;

               m_pMemento = NULL;

          }

          // Set the new Memento

          m_pMemento = pMemento;

     }

private:

     Memento *m_pMemento;

};

int main()

{

     Originator *pOriginator = new Originator();

     pOriginator->SetValue(L"On");

     pOriginator->PrintState();

     // Now I backup the state

     Caretaker *pCaretaker = new Caretaker();

     pCaretaker->SetMemnto(pOriginator->CreateMemento());

     // Set the new state

     pOriginator->SetValue(L"Off");

     pOriginator->PrintState();

     // Recovery to the old state

     pOriginator->SetMemento(pCaretaker->GetMemento());

     pOriginator->PrintState();

     if (pCaretaker)

     {

          delete pCaretaker;

     }

     if (pOriginator)

     {

          delete pOriginator;

     }

     return 0;

}

我再根據(jù)上面的《仙劍奇?zhèn)b傳》來(lái)完成備忘錄模式，代碼如下：

復(fù)制代碼代碼如下:

#include <iostream>

using namespace std;

class RoleStateMemento

{

public:

     RoleStateMemento(unsigned iBlood, unsigned iAttack, unsigned iDefense) : m_iBlood(iBlood), m_iAttack(iAttack), m_iDefense(iDefense){}

private:

     friend class GameRole;

     unsigned GetBloodValue() { return m_iBlood; }

     unsigned GetAttackValue() { return m_iAttack; }

     unsigned GetDefenseValue() { return m_iDefense; }

     unsigned m_iBlood;   // 生命力

     unsigned m_iAttack;  // 攻擊力

     unsigned m_iDefense; // 防御力

};

class GameRole

{

public:

     GameRole() : m_iBlood(100), m_iAttack(100), m_iDefense(100){}

     // 存檔

     RoleStateMemento *SaveState() { return new RoleStateMemento(m_iBlood, m_iAttack, m_iDefense); }

     // 恢復(fù)存檔

     void RecoveryState(RoleStateMemento *pRoleState)

     {

          m_iBlood = pRoleState->GetBloodValue();

          m_iAttack = pRoleState->GetAttackValue();

          m_iDefense = pRoleState->GetDefenseValue();

          cout<<"Recovery..."<<endl;

     }

     void ShowState()

     {

          cout<<"Blood:"<<m_iBlood<<endl;

          cout<<"Attack:"<<m_iAttack<<endl;

          cout<<"Defense:"<<m_iDefense<<endl;

     }

     void Fight()

     {

          m_iBlood -= 100;

          m_iAttack -= 10;

          m_iDefense -= 20;

          if (m_iBlood == 0)

          {

               cout<<"Game Over"<<endl;

          }

     }

private:

     unsigned m_iBlood;   // 生命力

     unsigned m_iAttack;  // 攻擊力

     unsigned m_iDefense; // 防御力

};

class RoleStateCaretaker

{

public:

     void SetRoleStateMemento(RoleStateMemento *pRoleStateMemento) { m_pRoleStateMemento = pRoleStateMemento; }

     RoleStateMemento *GetRoleStateMemento() { return m_pRoleStateMemento; }

private:

     RoleStateMemento *m_pRoleStateMemento;

};

int main()

{

     GameRole *pLiXY = new GameRole(); // 創(chuàng)建李逍遙這個(gè)角色

     pLiXY->ShowState(); // 顯示初始的狀態(tài)

     // 存檔

     RoleStateCaretaker *pRoleStateCaretaker = new RoleStateCaretaker();

     pRoleStateCaretaker->SetRoleStateMemento(pLiXY->SaveState());

     // 開始打大BOSS

     pLiXY->Fight();

     pLiXY->ShowState();

     // 讀檔，從新開始

     pLiXY->RecoveryState(pRoleStateCaretaker->GetRoleStateMemento());

     pLiXY->ShowState();

     return 0;

}

總結(jié)

備忘錄模式在實(shí)際應(yīng)用中也不少；我們?cè)谶M(jìn)行文檔編輯時(shí)，經(jīng)常使用的撤銷操作。使用C++實(shí)現(xiàn)備忘錄模式的關(guān)鍵點(diǎn)在于Originator類是Memento的友元類，這樣就使得管理備忘錄的Caretaker對(duì)象，以及其它對(duì)象都不能讀取、設(shè)置備忘錄，只有Originator類才能進(jìn)行備忘錄的讀取和設(shè)置。由于備忘錄主要是用于對(duì)對(duì)象的狀態(tài)進(jìn)行備份，實(shí)現(xiàn)了撤銷操作，如果對(duì)象的狀態(tài)數(shù)據(jù)很大很多時(shí)，在進(jìn)行備忘時(shí)，就會(huì)很占用資源，這個(gè)是我們?cè)趯?shí)際開發(fā)時(shí)需要考慮的東西。結(jié)合之前的設(shè)計(jì)模式，在總結(jié)命令模式時(shí)，說(shuō)到命令模式支持事物的回退，而這個(gè)就是依靠的備忘錄模式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。好了，備忘錄模式就總結(jié)至此。希望對(duì)大家有用。

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