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23种设计模式 - 备忘录模式

模式定义

备忘录模式(Memento Pattern)是一种行为型设计模式,其核心是在不破坏对象封装性的前提下,捕获并保存对象的内部状态,以便后续恢复。该模式特别适用于需要实现撤销/重做、状态回滚等功能的系统,如数控系统的加工状态保存与恢复。


模式结构

发起人(Originator)

  • 负责创建备忘录(保存当前状态)和从备忘录恢复状态。
    备忘录(Memento)
  • 存储发起人的内部状态,仅允许发起人访问其数据。
    管理者(Caretaker)
  • 保存和管理备忘录,但不修改其内容。

适用场景

数控系统状态保存:如加工参数(坐标、速度)的备份与恢复。
操作撤销/重做:用户误操作后回滚到历史状态。
系统故障恢复:异常停机时恢复至安全状态。


C++示例(数控系统场景)

场景说明:
数控机床在加工过程中需要保存当前状态(坐标、速度),当发生异常时恢复至最近一次保存的状态。

#include 
#include 
#include 

// 备忘录:保存数控系统状态
class CNCStateMemento {
private:
    std::string position_;  // 坐标
    double speed_;          // 速度
public:
    CNCStateMemento(std::string pos, double speed) 
        : position_(pos), speed_(speed) {}
    
    // 仅允许Originator访问(友元类)
    friend class CNCMachine;
};

// 发起人:数控机床
class CNCMachine {
private:
    std::string position_;
    double speed_;
public:
    void setState(std::string pos, double speed) {
        position_ = pos;
        speed_ = speed;
    }

    CNCStateMemento* saveState() {
        return new CNCStateMemento(position_, speed_);
    }

    void restoreState(CNCStateMemento* memento) {
        position_ = memento->position_;
        speed_ = memento->speed_;
        std::cout << "恢复至状态:坐标=" << position_ 
                  << ",速度=" << speed_ << std::endl;
    }

    void display() const {
        std::cout << "当前状态:坐标=" << position_ 
                  << ",速度=" << speed_ << std::endl;
    }
};

// 管理者:状态历史记录
class CNCCaretaker {
private:
    std::vector history_;
public:
    void addMemento(CNCStateMemento* memento) {
        history_.push_back(memento);
    }

    CNCStateMemento* getLastMemento() {
        if (history_.empty()) return nullptr;
        CNCStateMemento* last = history_.back();
        history_.pop_back();
        return last;
    }
};

// 客户端使用示例
int main() {
    CNCMachine machine;
    CNCCaretaker caretaker;

    // 设置初始状态并保存
    machine.setState("X100 Y200", 1500);
    caretaker.addMemento(machine.saveState());
    machine.display();  // 输出当前状态

    // 修改状态(模拟异常操作)
    machine.setState("X150 Y250", 2000);
    std::cout << "异常操作后:";
    machine.display();

    // 恢复至最近保存的状态
    CNStateMemento* lastState = caretaker.getLastMemento();
    if (lastState) {
        machine.restoreState(lastState);
        machine.display();
    }
    return 0;
}

代码解析
CNCStateMemento:封装数控机床的坐标和速度,仅允许CNCMachine访问(通过友元类)。
CNCMachine:作为发起人,提供saveState()restoreState()方法实现状态保存与恢复。
CNCCaretaker:管理历史状态,支持撤销操作。


优势与局限

优势:

  • 状态封装性良好,避免外部直接访问。
  • 简化数控系统的状态管理逻辑。
    局限:
  • 频繁保存状态可能导致内存占用高。

http://www.kler.cn/a/555224.html

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