🔄 回顧 Day 17：中介者模式小結

在 Day 17 中，我們學習了中介者模式（Mediator Pattern）：

• 用一個中介者集中管理對象之間的通信。
• 降低對象之間的耦合，適用于聊天系統、GUI 控件聯動、塔臺調度等。

今天進入一個非常貼近用戶操作體驗的設計模式——備忘錄模式（Memento Pattern）。

備忘錄模式：在不破壞封裝的前提下，保存對象的內部狀態，便于后續恢復到某一狀態。

它是“撤銷 / 恢復”操作背后的設計思想核心。

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一、備忘錄模式的應用動機

在許多軟件中，我們都可以看到“撤銷（Undo）”、“恢復（Redo）”等功能：

• 文本編輯器可以撤銷幾次輸入
• 游戲中可以回到某個存檔
• 圖像處理工具支持操作歷史回退

這就要求：

• 程序能保存某個時刻的狀態
• 恢復時不依賴外部記錄
• 保證對象內部狀態的私有性（封裝）

? 所以我們引入備忘錄模式：由備忘錄（Memento）保存對象狀態，管理員（Caretaker）持有備忘錄，對象（Originator）可保存/恢復。

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二、結構圖（UML）

+----------------+
| Originator     |
+----------------+
| +createMemento |
| +restore(m)    |
+----------------+|v
+----------------+
| Memento        |
+----------------+
|  state         |
+----------------+^|
+----------------+
| Caretaker      |
+----------------+
|  history       |
+----------------+

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三、角色說明

角色	說明
Originator	發起人：定義要保存的狀態，并創建和恢復備忘錄
Memento	備忘錄：存儲發起人對象的狀態，不提供修改接口
Caretaker	管理者：保存備忘錄對象，不操作其內容，僅作管理使用

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四、C++ 實現：文本編輯器 Undo 示例

我們模擬一個文本編輯器，每次輸入文本都可以保存當前狀態。

? Originator 類：TextEditor

class Memento {std::string state_;
public:Memento(const std::string& s) : state_(s) {}std::string getState() const { return state_; }
};class TextEditor {std::string text_;
public:void type(const std::string& newText) {text_ += newText;}std::shared_ptr<Memento> save() {return std::make_shared<Memento>(text_);}void restore(std::shared_ptr<Memento> m) {text_ = m->getState();}void show() const {std::cout << "當前內容：" << text_ << std::endl;}
};

? Caretaker：備忘錄棧

class Caretaker {std::stack<std::shared_ptr<Memento>> history_;
public:void backup(std::shared_ptr<Memento> m) {history_.push(m);}std::shared_ptr<Memento> undo() {if (!history_.empty()) {auto m = history_.top();history_.pop();return m;}return nullptr;}
};

? 使用示例

int main() {TextEditor editor;Caretaker caretaker;editor.type("Hello ");caretaker.backup(editor.save());editor.type("World!");caretaker.backup(editor.save());editor.type(" This should be undone.");editor.show();editor.restore(caretaker.undo());editor.show();editor.restore(caretaker.undo());editor.show();return 0;
}

輸出：

當前內容：Hello World! This should be undone.
當前內容：Hello World!
當前內容：Hello

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五、實際項目中的應用場景

場景	應用說明
編輯器（文本、圖像）	操作歷史，撤銷恢復
游戲進度管理	存檔機制，一鍵恢復到特定狀態
配置參數修改	一鍵還原到默認參數或歷史設置
工作流狀態保存	在流程推進過程中保存流程中間狀態
數據庫事務管理	快照、事務回滾

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六、優缺點分析

? 優點：

• 保留對象狀態，支持撤銷與恢復
• 不破壞封裝性，狀態由對象自身保存
• 多個備份版本可管理

? 缺點：

• 狀態快照可能占用較大內存
• 多次保存增加性能開銷
• 管理復雜，需注意備份何時保存/清理

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七、與命令、原型模式對比

模式	意圖	特點
備忘錄 Memento	保存對象內部狀態	封裝狀態，支持恢復
命令 Command	將操作封裝為對象，支持撤銷	記錄操作動作，而非對象狀態本身
原型 Prototype	克隆對象	一般用于新對象創建，非狀態回滾

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八、面試回答模板

“我們在圖像處理系統中使用備忘錄模式保存圖像編輯的中間狀態。每次用戶進行濾鏡、剪裁、調整操作時，會生成一個狀態快照，存入備忘錄棧。當用戶點擊撤銷時，恢復到上一個狀態。該方案確保封裝性，同時支持多層撤銷。”

? 強調：狀態封裝、用戶體驗、棧式回滾邏輯

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九、口訣記憶

“封裝狀態不泄露，快照回滾不出錯；歷史棧中找快照，一鍵恢復沒煩惱。”

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十、明日預告：Day 19

解釋器模式（Interpreter Pattern）：為語言構建解釋器，對語法規則建模，實現表達式的解析與執行。