1. 什么是備忘錄模式？

備忘錄模式是一種行為設計模式，它允許在不暴露對象內部狀態的情況下，保存和恢復對象的狀態。備忘錄模式的核心思想是將對象的狀態保存到一個備忘錄對象中，以便在需要時可以恢復到之前的狀態。這種模式通常用于實現撤銷操作或歷史記錄功能。

備忘錄模式通常包含三個主要組成部分：發起人（Originator）、備忘錄（Memento）和管理者（Caretaker）。

1. 發起人（Originator）：發起人是需要保存其狀態的對象。它負責創建一個備忘錄以保存其當前狀態，并可以使用備忘錄恢復其狀態。發起人通常包含一些業務邏輯和狀態信息。
2. 備忘錄（Memento）：備忘錄用于存儲發起人的內部狀態。備忘錄對象通常是不可變的，以防止外部對象修改其狀態。備忘錄只提供狀態的存儲，不提供任何業務邏輯。
3. 管理者（Caretaker）：管理者負責管理備忘錄對象，保存和恢復發起人的狀態。管理者不需要了解備忘錄的具體內容，只需保存和恢復。它通常維護一個備忘錄列表，以便在需要時可以訪問。

備忘錄模式在軟件設計中具有多種優點：

1. 封裝性：備忘錄模式可以在不暴露對象內部狀態的情況下保存和恢復狀態。發起人可以將其狀態封裝在備忘錄對象中，外部對象無法直接訪問或修改這些狀態。
2. 簡化代碼：通過將狀態管理邏輯分離到備忘錄對象中，可以簡化發起人的代碼。發起人只需關注其業務邏輯，而不必處理狀態的保存和恢復。
3. 支持撤銷操作：備忘錄模式可以輕松實現撤銷操作，允許用戶恢復到之前的狀態。這在許多應用程序中都是一個重要的功能，例如文本編輯器、圖形編輯器等。

# 備忘錄類
class Memento:def __init__(self, state):self.__state = state  # 將狀態設置為私有屬性def get_state(self):return self.__state  # 提供訪問方法# 發起人類
class TextEditor:def __init__(self):self.text = ""def set_text(self, text):self.text = textprint(f"Current text: '{self.text}'")def save(self):return Memento(self.text)def restore(self, memento):self.text = memento.get_state()print(f"Restored text: '{self.text}'")# 管理者類
class Caretaker:def __init__(self):self.mementos = []def save_memento(self, memento):self.mementos.append(memento)def get_memento(self, index):return self.mementos[index]# 客戶端代碼
if __name__ == "__main__":def test1():editor = TextEditor()editor.set_text("Hello, World!")memento = editor.save()  # 保存狀態# 嘗試直接訪問 memento.__statetry:print(memento.__state)  # 這將引發 AttributeErrorexcept AttributeError:print("Cannot access memento state directly!")  # 這行會被執行# 正確的方式是使用 get_state 方法print(f"Accessing memento state through method: '{memento.get_state()}'")def test2():editor = TextEditor()caretaker = Caretaker()editor.set_text("Hello, World!")caretaker.save_memento(editor.save())  # 保存狀態editor.set_text("Hello, Python!")caretaker.save_memento(editor.save())  # 保存新狀態# 恢復狀態editor.restore(caretaker.get_memento(0))  # 輸出: Restored text: 'Hello, World!'def test3():editor = TextEditor()caretaker = Caretaker()# 設置文本并保存狀態editor.set_text("Hello, World!")caretaker.save_memento(editor.save())editor.set_text("Hello, Python!")caretaker.save_memento(editor.save())# 撤銷到之前的狀態print("\nUndoing last operation:")last_memento = caretaker.get_memento(0)  # 獲取第一個備忘錄editor.restore(last_memento)  # 恢復到 'Hello, World!'# 繼續撤銷操作print("\nUndoing to initial state:")last_memento = caretaker.get_memento(1)  # 獲取第二個備忘錄editor.restore(last_memento)  # 恢復到 'Hello, Python!print('test1:')test1()print('\ntest2:')test2()print('\ntest3:')test3()

test1:
Current text: 'Hello, World!'
Cannot access memento state directly!
Accessing memento state through method: 'Hello, World!'test2:
Current text: 'Hello, World!'
Current text: 'Hello, Python!'
Restored text: 'Hello, World!'test3:
Current text: 'Hello, World!'
Current text: 'Hello, Python!'Undoing last operation:
Restored text: 'Hello, World!'Undoing to initial state:
Restored text: 'Hello, Python!'

代碼解析：

• TextEditor 類是發起人，包含一個 text 屬性來保存文本內容。
  • set_text 方法用于設置文本并打印當前狀態。
  • save 方法創建并返回一個備忘錄對象，保存當前文本狀態。
  • restore 方法使用備忘錄對象恢復文本狀態
• Memento 類用于存儲發起人的狀態。在這個例子中，它保存了文本編輯器的文本狀態。
  • __state 屬性用于保存發起人的內部狀態，并通過 get_state 方法提供訪問。
• Caretaker 類負責管理備忘錄對象，維護一個 mementos 列表來保存多個備忘錄。
  • save_memento 方法用于將備忘錄對象添加到列表中。
  • get_memento 方法根據索引返回相應的備忘錄對象。
• test1：Memento 類封裝了 TextEditor 的內部狀態。外部對象無法直接訪問 Memento 的 __state 屬性，從而保護了發起人的內部狀態。
• test2：TextEditor 類的代碼保持簡潔，專注于文本的設置和恢復。狀態的管理邏輯被轉移到 Caretaker 類中，從而簡化了發起人的代碼。
• test3： 用戶可以通過 Caretaker 類保存多個備忘錄，并在需要時恢復到之前的狀態。通過調用 restore 方法，用戶可以輕松實現撤銷操作。