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C++設計模式之備忘錄模式

 更新時間:2014年10月09日 08:48:31   作者:果凍想  
這篇文章主要介紹了C++設計模式之備忘錄模式,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合等內容,需要的朋友可以參考下

前言

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

備忘錄模式

在GOF的《設計模式:可復用面向對象軟件的基礎》一書中對備忘錄模式是這樣說的:在不破壞封裝性的前提下,捕獲一個對象的內部狀態(tài),并在該對象之外保存這個狀態(tài)。這樣以后就可將該對象恢復到原先保存的狀態(tài)。

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

再拿上面的《仙劍奇?zhèn)b傳》進行分析,當我們在打大BOSS之前存檔,此時就需要將對應的游戲場景,任務信息,人物信息等等狀態(tài)存儲起來;當贏得大BOSS之后,覆蓋之前的存檔時,就將之前的存檔丟棄,新建立一個存檔,保存當前的狀態(tài)信息;如果打輸了,恢復存檔,就將之前的存檔信息讀取出來,還原到打大BOSS之前的游戲場景,重新開始打大BOSS。這里面就是使用的備忘錄模式。

一個備忘錄是一個對象,它存儲另一個對象在某個瞬間的內部狀態(tài),而后者稱為備忘錄的原發(fā)器。當需要設置原發(fā)器的檢查點時,取消操作機制會向原發(fā)器請求一個備忘錄。原發(fā)器用描述當前狀態(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,備忘錄對其他的對象是“不可見”的。

UML類圖

Memento:備忘錄存儲原發(fā)器對象的內部狀態(tài)。原發(fā)器根據需要決定備忘錄存儲原發(fā)器的哪些內部狀態(tài);防止原發(fā)器以外的其他對象訪問備忘錄。備忘錄實際上有兩個接口,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象。相反,原發(fā)器能夠看到一個寬接口,允許它訪問返回到先前狀態(tài)所需的所有數據。理想的情況是只允許生成備忘錄的那個原發(fā)器訪問本備忘錄的內部狀態(tài);
Originator:原發(fā)器創(chuàng)建一個備忘錄,用以記錄當前時刻它的內部狀態(tài);我們使用備忘錄恢復內部狀態(tài);
Caretaker:負責保存好備忘錄;但是,不能對備忘錄的內容進行操作或檢查。

備忘錄模式是按照以下方式進行協(xié)作的:
管理器向原發(fā)器請求一個備忘錄,保留一段時間后,將其送回給原發(fā)器;而有的時候管理者不會將備忘錄返回給原發(fā)器,因為原發(fā)器可能根本不需要退到先前的狀態(tài)。備忘錄是被動的,只有創(chuàng)建備忘錄的原發(fā)器會對它的狀態(tài)進行賦值和檢索,如下面的時序圖:

使用場合

在以下情況下使用備忘錄模式:

1.必須保存一個對象在某一個時刻的部分或完整狀態(tài),這樣以后需要時它才能恢復到先前的狀態(tài);
2.如果一個用接口來讓其它對象直接得到這些狀態(tài),將會暴露對象的實現細節(jié)并破壞對象的封裝性。

代碼實現:

復制代碼 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;
}

我再根據上面的《仙劍奇?zhèn)b傳》來完成備忘錄模式,代碼如下:

復制代碼 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

備忘錄模式在實際應用中也不少;我們在進行文檔編輯時,經常使用的撤銷操作。使用C++實現備忘錄模式的關鍵點在于Originator類是Memento的友元類,這樣就使得管理備忘錄的Caretaker對象,以及其它對象都不能讀取、設置備忘錄,只有Originator類才能進行備忘錄的讀取和設置。由于備忘錄主要是用于對對象的狀態(tài)進行備份,實現了撤銷操作,如果對象的狀態(tài)數據很大很多時,在進行備忘時,就會很占用資源,這個是我們在實際開發(fā)時需要考慮的東西。結合之前的設計模式,在總結命令模式時,說到命令模式支持事物的回退,而這個就是依靠的備忘錄模式來實現的。好了,備忘錄模式就總結至此。希望對大家有用。

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