设计模式(C++)-行为型模式-备忘录模式

设计模式(C++)-行为型模式-备忘录模式

一、备忘录模式概述

备忘录模式是一种行为型模式，允许在不破坏封装性的前提下，捕获并保存一个对象的内部状态，以便以后可以恢复到这个状态。
核心思想：

三个关键角色：1.Originator（原发器）：需要保存状态的对象2.Memento（备忘录）：存储Originator内部状态的对象3.Caretaker（负责人）：负责保存和恢复备忘录，但不操作备忘录内容

二、备忘录模式UML类图

备忘录场景

备忘录模式的典型应用场景包括:
撤销操作：在编辑器中，用户可能希望撤销最近的几次操作。
游戏存档：在游戏过程中，玩家可能希望保存当前进度，以便之后可以继续游戏。
事务处理：在数据库事务中，如果事务失败，需要恢复到事务之前的状态。

三、代码实现

//memento.h#pragmaonce/* 备忘录模式（Memento Pattern） 是一种软件设计模式，属于行为型模式。 它主要用于保存一个对象的某个状态，以便在需要时可以恢复到这个状态。 备忘录模式通常用于实现撤销功能，或者在某些情况下，实现对象的快照功能。 备忘录模式涉及三个角色： Originator（发起人）：创建一个备忘录Memento，用以记录当前时刻的内部状态，并可以使用Memento恢复内部状态。 Memento（备忘录）：负责存储Originator的内部状态，并可以防止外部直接修改这个状态。 Caretaker（管理者）：负责保存好Memento，不能对Memento的内容进行操作或检查，只能进行保存或丢弃。 备忘录模式的典型应用场景包括: 撤销操作：在编辑器中，用户可能希望撤销最近的几次操作。 游戏存档：在游戏过程中，玩家可能希望保存当前进度，以便之后可以继续游戏。 事务处理：在数据库事务中，如果事务失败，需要恢复到事务之前的状态。 */#include<vector>#include<memory>#include<iostream>classMemento;//发起人 类负责创建备忘录，并根据备忘录恢复状态class{public:Originator(intstate):state_(state){}//创建备忘录std::shared_ptr<Memento>saveStateToMemento();//恢复状态voidgetStateFromMemento(std::shared_ptr<Memento>memento);//打印当前状态voidprintState();//用于改变状态的方法voidsetState(intnewState);//获取当前状态intgetState()const;private:intstate_;};//备忘录类，负责存储发起人的内部状态classMemento{public:explicitMemento(intstate):state_(state){}intgetState();private:intstate_;};//管理者类，负责保存备忘录classCaretaker{public://保存备忘录voidadd(std::shared_ptr<Memento>memonto);//根据索引获取备忘录std::shared_ptr<Memento>get(intindex);private:std::vector<std::shared_ptr<Memento>>mementoList_;};voidtestMemento();//memento.cc#include"memento.h"std::shared_ptr<Memento>Originator::saveStateToMemento(){returnstd::make_shared<Memento>(state_);}voidOriginator::getStateFromMemento(std::shared_ptr<Memento>memento){state_=memento->getState();}voidOriginator::printState(){std::cout<<"Current state: "<<state_<<std::endl;}voidOriginator::setState(intnewState){state_=newState;}intOriginator::getState()const{returnstate_;}intMemento::getState(){returnstate_;}voidCaretaker::add(std::shared_ptr<Memento>memonto){mementoList_.push_back(memonto);}std::shared_ptr<Memento>Caretaker::get(intindex){returnmementoList_.at(index);}voidtestMemento(){std::cout<<"=================memento start==============="<<std::endl;//创建发起人对象，初始状态为10Originator*originator=newOriginator(10);Caretaker caretaker;//创建管理者对象//保存状态originator->printState();caretaker.add(originator->saveStateToMemento());//改变状态originator->setState(20);originator->printState();//恢复状态originator->getStateFromMemento(caretaker.get(0));originator->printState();//释放发起人对象deleteoriginator;originator=nullptr;std::cout<<"=================memento end==============="<<std::endl;}

四、优缺点总结

优点：

• 封装性好：不暴露对象内部状态
• 可恢复性：支持状态回滚
• 简化原发器：状态保存逻辑分离
• 支持撤销/重做：适合实现编辑器功能

缺点：

• 内存消耗：大量备忘录可能占用过多内存
• 性能考虑：状态序列化/反序列化开销
• 深拷贝问题：复杂对象的深度复制
• 线程安全：多线程环境下的状态管理