行为型设计模式-备忘录（memento）模式

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通俗示例

想象一下你正在玩一个角色扮演游戏，在游戏中你有一个角色，随着游戏的进行，角色的状态会不断变化，比如经验值、装备和生命值等。如果游戏中没有保存功能，一旦游戏意外关闭或者你想要重新尝试某个决策，你将不得不重新开始游戏。但是，如果游戏提供了保存功能，你可以随时创建一个“快照”来记录当前角色的状态，如果后续出现了不利的局面，你可以回到这个“快照”来恢复角色的状态。这里的“快照”就是备忘录模式中的备忘录对象，它帮助你保存和恢复游戏状态。

通俗解释

备忘录模式是一种行为型设计模式，它允许在不暴露对象实现细节的情况下保存和恢复对象之前的状态。备忘录模式主要包括三个角色：发起人（Originator）、备忘录（Memento）和负责人（Caretaker）。发起人对象负责创建一个备忘录对象来存储其当前状态，负责人对象则负责管理备忘录对象，包括保存和提供备忘录以便恢复状态。

备忘录模式的组成包括以下几部分：

• 发起人（Originator）：创建并在备忘录中存储状态。
• 备忘录（Memento）：存储发起人的内部状态，并且防止外部访问。
• 负责人（Caretaker）：负责保存备忘录对象，通常不关心备忘录的细节。

备忘录模式的优点

• 保持封装性：发起人不需要暴露其内部状态细节，只需通过备忘录对象来保存和恢复状态。
• 简化发起人角色：发起人不需要管理和维护历史状态，这些工作由备忘录和负责人来完成。
• 灵活的状态恢复：可以恢复到任意保存的状态，提供了一种“撤销”或“重做”的操作。

Python代码示例

以下是一个备忘录模式的简单实现：

# 备忘录类
class Memento:
    def __init__(self, state):
        self._state = state
    
    def get_state(self):
        return self._state

# 发起人类
class Originator:
    def __init__(self):
        self._state = None
    
    def set_state(self, state):
        self._state = state
    
    def save_state(self):
        return Memento(self._state)
    
    def restore_state(self, memento):
        self._state = memento.get_state()

# 负责人类
class Caretaker:
    def __init__(self):
        self._mementos = []
    
    def add_memento(self, memento):
        self._mementos.append(memento)
    
    def get_memento(self, index):
        return self._mementos[index]

# 客户端代码
if __name__ == "__main__":
    # 创建发起人和负责人
    originator = Originator()
    caretaker = Caretaker()
    
    # 设置发起人状态并保存
    originator.set_state("State #1")
    saved_state = originator.save_state()
    caretaker.add_memento(saved_state)
    
    # 更改发起人状态
    originator.set_state("State #2")
    
    # 恢复到之前保存的状态
    originator.restore_state(caretaker.get_memento(0))
    print(f"Restored state: {originator._state}")

在这个例子中，Memento类是备忘录，它有一个方法get_state来获取保存的状态。Originator类是发起人，它有save_state和restore_state方法来保存和恢复状态。Caretaker类是负责人，负责保存备忘录对象。客户端代码演示了如何使用备忘录模式来保存和恢复对象的状态。

总结

备忘录模式通过备忘录对象来捕获和存储另一个对象的内部状态，使得这些状态可以在以后被恢复，而不必暴露对象的具体实现。这种模式在需要实现撤销操作、事务操作或者状态恢复的场景中非常有用。