大卫的Design Patterns学习笔记24：后记

大卫的思维空间 — Wed, 03 Aug 2005 01:07:00 GMT

大卫的Design Patterns学习笔记的最后一篇，对写作的过程进行了简要总结，同时，简单探讨了深入研究设计模式的方向。

大卫的Design Patterns学习笔记23：Vistor

大卫的思维空间 — Wed, 03 Aug 2005 01:02:00 GMT

简要分析介绍Visitor模式的要点。

大卫的Design Patterns学习笔记22：Template Method

大卫的思维空间 — Wed, 03 Aug 2005 00:44:00 GMT

简要分析介绍Template Method模式的要点。

大卫的Design Patterns学习笔记21：Strategy

大卫的思维空间 — Wed, 03 Aug 2005 00:42:00 GMT

简要分析介绍Strategy模式的要点。

大卫的Design Patterns学习笔记20：State

大卫的思维空间 — Wed, 03 Aug 2005 00:39:00 GMT

简要分析介绍State模式的要点。

大卫的Design Patterns学习笔记19：Observer

大卫的思维空间 — Wed, 03 Aug 2005 00:35:00 GMT

简要分析介绍Observer模式的要点。

大卫的Design Patterns学习笔记18：Memento

大卫的思维空间 — Wed, 03 Aug 2005 00:31:00 GMT

一、概述
Memento（备忘录）模式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。

二、结构
Memento模式的类图结构如下图所示：

图1、Memento模式类图示意
Memento模式所涉及的角色有三个，备忘录角色、发起人角色和负责人角色。
其中：
Memento（备忘录）：负责存储原发器对象的内部状态，并可防止原发器以外的其他对象访问备忘录。
Originator（原发器）：负责创建一个备忘录，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。原发器可根据需要决定备忘录存储原发器的哪些内部状态，因此，当需要保存全部信息时，可以考虑用clone的方式来实现Memento的状态保存方法，但是如果是这样的话，我们有时候可能会考虑不使用Memento，而是直接保存Originator本身，但这样使得我们相当于对上层应用开放了Originator的全部（public）接口，这对于保存备份有时候是不必要的。
Caretaker（负责人）：负责保存好备忘录，并且往往不能对备忘录的内容进行操作或检查。

备忘录实际上有两个接口，Caretaker只能看到备忘录的窄接口，即它只能将备忘录传递给其他对象。而原发器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。理想的情况是只允许生成本备忘录的那个原发器访问本备忘录的内部状态。

举一个实际的例子（非Software Application），以Windows系统备份为例：备份（Memento）是备忘录角色、Windows系统（WindowsSystem）类是发起人角色、用户（User）类是负责人角色。用户不关心备份的内部细节，而且也无法直接对备份的内容进行直接修改，但Windows系统则可以（在用户指定的情况下）决定备份什么内容，以及如何还原备份。

三、应用
以下情况下可考虑使用Memento模式：
1、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；
2、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。

四、优缺点
Memento模式有以下这些优缺点：
1、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。
2、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。
3、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。
4、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。

五、举例
正如结构部分所说，我们有时候可能会考虑直接保存Originator本身，而不是另外抽象出一个Memento类，就好像在Command模式笔记中举的AdjustUndoableEdit的例子一样，保存的是实际的ModelObject的clone，而不是另外写一个Memento类来。
因此，Memento模式往往被我们忽略，但Memento模式的主要作用在于职责的分离，同时隐藏Originator的实现细节，并在有些情况下起到简化Originator的作用。
因为Memento模式具有的优点在很多情况下并不为我们所关系，同时，还会由此引入更复杂的类结构及可能引入更大的管理开销，因此，是否需要引入Memento模式及何时引入Memento模式是一个需要认真考虑的问题，个人认为，Memento模式比较适用于功能比较复杂的，但需要维护或记录属性历史的类，对于这样的类，对Caretaker公开Originator的接口显得有点多余，或者需要保存的属性只是众多属性中的一小部分时（或者根本就不是Originator的属性，但是由Originator引起，并且Originator可以根据保存的Memento信息还原到前一状态，如GoF的DP一书中提到的增量约束解释工具QOCA），为了节约存储空间，也可以考虑使用Memento模式（这种情况下，clone就太奢侈，也太不负责任了，:)）。
以下示例取自参考1：
// 1. Assign the roles of "caretaker" and "originator"
// 2. Create a "memento" class and declare the originator a friend
// 3. Caretaker knows when to "check point" the originator
// 4. Originator creates a memento and copies its state to the memento
// 5. Caretaker holds on to (but cannot peek in to) the memento
// 6. Caretaker knows when to "roll back" the originator
// 7. Originator reinstates itself using the saved state in the memento

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Memento {                   // 2. Create a "memento" class and
    friend class Stack;            //    declare the originator a friend
    int *items, num;
    Memento( int* arr, int n ) {
        items = new int[num = n];
        for (int i=0; i < num; i++) items[i] = arr[i]; }
public:
    ~Memento() { delete items; }
};

class Stack {                     // 1. Stack is the "originator"
    int  items[10], sp;
public:
    Stack()                 { sp = -1; }
    void     push( int in ) { items[++sp] = in; }
    int      pop()          { return items[sp--]; }
    bool     isEmpty()      { return sp == -1; }
    // 4. Originator creates a memento and copies its state to the memento
    Memento* checkPoint() {
        return new Memento( items, sp+1 );
    }
    // 7. Originator reinstates itself using the saved state in the memento
    void rollBack( Memento* m ) {
        sp = m->num-1;
        for (int i=0; i < m->num; i++) items[i] = m->items[i];
    }
    friend ostream& operator<< ( ostream& os,  const Stack& s ) {
        string buf( "[ " );
        for (int i=0; i < s.sp+1; i++) { buf += s.items[i]+48;  buf += ' '; }
        buf += ']';
        return os << buf;
    }
};

// 1. main() is the "caretaker"
void main( void ) {
    Stack s;
    int i = 0;
    for (i=0; i < 5; i++) s.push( i );
    cout << "stack is " << s << endl;

    Memento* first = s.checkPoint();       // 3. Caretaker knows when to save

    for (i=5; i < 10; i++) s.push( i );    // 5. Caretaker holds on to memento
    cout << "stack is " << s << endl;

    Memento* second = s.checkPoint();      // 3. Caretaker knows when to save

    cout << "popping stack: ";             // 5. Caretaker holds on to memento
    while ( ! s.isEmpty()) cout << s.pop() << ' ';  cout << endl;

    cout << "stack is " << s << endl;

    s.rollBack( second );                  // 6. Caretaker knows when to undo
    cout << "second is " << s << endl;

    s.rollBack( first );                   // 6. Caretaker knows when to undo
    cout << "first is " << s << endl;

    cout << "popping stack: ";
    while ( ! s.isEmpty()) cout << s.pop() << ' ';  cout << endl;

    delete first;  delete second;
}

参考：
1、http://home.earthlink.net/~huston2/dp/MementoDemosCpp

大卫的Design Patterns学习笔记17：Mediator

大卫的思维空间 — Fri, 29 Jul 2005 00:24:00 GMT

简要分析介绍Mediator模式的要点。

大卫的Design Patterns学习笔记16：Iterator

大卫的思维空间 — Thu, 28 Jul 2005 01:09:00 GMT

简要分析介绍Iterator模式的要点。

大卫的Design Patterns学习笔记15：Interpreter

大卫的思维空间 — Thu, 28 Jul 2005 00:54:00 GMT

简要分析介绍Interpret模式的要点。

设计模式与面向对象