我用备忘录模式设计了简易的版本控制系统
原创冯Jungle 最后发布于2019-11-05 22:45:58 阅读数 110 收藏
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“Ctrl+Z”是什么操作？各位都用过，并且经常使用吧？撤销！撤销上一个操作返回上一个状态，甚至撤销好几个操作，返回到几个操作之前的状态。这个操作非常有用，一旦我们某一步操作失误，可以选择撤销操作来返回原来的无错状态。
那么系统怎么知道每一步的状态呢？它一定保存了一定数量的历史状态！就像Git版本控制一样，保存着每一次提交的状态，使用者可以随时reset到历史某个状态，就像一个备忘录一样，保存了某些阶段的状态。
1.备忘录模式简介
类似于上述引言的例子，在软件系统的操作过程中，难免会出现一些不当的操作，使得系统状态出现某些故障。如果能够有一种机制——能够保存系统每个阶段的状态，当用户操作失误的时候，可以撤销不当的操作，回到历史某个阶段——那么软件系统将更加灵活和人性化。
有没有这样的一种解决方案呢？有！那就是备忘录模式。备忘录模式提供了一种状态恢复的机制，用户可以方便地回到指定的某个历史状态。很多软件的撤销操作，就使用了备忘录模式。
备忘录模式：
在不破坏封装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，这样可以在以后将对象恢复到原先保存的状态。
2.备忘录模式结构
备忘录模式的UML图如下所示：
备忘录模式主要有以下角色：
Originator（原发器）：通过创建一个备忘录类存储当前的内部状态，也可以使用备忘录来恢复其内部状态，通常是将系统中需要保存内部状态的类设计为原发器；
Memento（备忘录）：用于存储原发器的内部状态。备忘录的设计可以参考原发器的设计，根据需要确定备忘录类中的属性；除了原发器类对象，不允许其他对象修改备忘录。
Caretaker（负责人）：负责保存备忘录，可以存储一个或多个备忘录对象，但是负责人只负责保存对象，不能修改对象，也不必知道对象的实现细节。（看好了，负责人可以存储多个备忘录对象，想一想这有什么用？是不是可以保存多个历史状态？实现多步撤销操作了）
备忘录模式的关键是备忘录类和负责人类的设计，以下是上述三个角色的典型实现：
#ifndef __DEMO_H__
#define __DEMO_H__
// 前向声明
class Memento;
// 原发器 典型实现
class Originator
{
public:
Originator(){
state = "";
}
Originator(String iState){
state = iState;
}
// 创建备忘录对象
Memento* createMemento(){
return new Memento(this);
}
// 利用备忘录对象恢复原发器状态
void restoreMemento(Memento* m){
state = m->getState();
}
void setState(string iState){
state = iState;
}
string getState(){
return state;
}
private:
string state;
};
// 备忘录 典型实现（仿照原生器的设计）
class Memento
{
public:
Memento(){
state = "";
}
Memento(Originator* o){
state = o->getState();
}
void setState(String iState){
state = iState;
}
string getState(){
return state;
}
private:
String state;
};
// 负责人 典型实现
class Caretaker
{
public:
Caretaker(){}
Memento* getMemento(){
return memento;
}
void setMemento(Memento *m){
memento = m;
}
private:
Memento* memento;
};
// 客户端 示例代码
int main()
{
// 创建原发器对象
Originator o = new Originator("状态1");
// 创建负责人对象
Caretaker *c = new Caretaker();
c->setMemento(o->createMemento());
o->setState("状态2");
// 从负责人对象中取出备忘录对象，实现撤销
o->restoreMemento(c->getMemento());
return 0;
}
#endif
3.备忘录模式代码实例
Jungle正在为代码版本管理苦恼，有时候为了尝试某个功能就去修改代码，导致原有的健壮的代码被破坏。所以Jungle希望能够设计一个代码保存和版本回退功能的demo，方便代码的管理。
本实例中，原生器为CodeVersion，具有版本号version、提交日期date和标签label三个状态需要备忘录Memento保存；管理者是CodeManager，具有提交代码commit（即保存一个版本）、回退到指定版本switchToPointedVersion（即撤销操作）和查看提交历史codeLog的功能。该实例的UML图如下图，具体代码如下。（完整代码资源见https://github.com/FengJungle/DesignPattern）
3.1.备忘录Memento
#ifndef __MEMENTO_H__
#define __MEMENTO_H__
class Memento
{
public:
Memento(){}
Memento(int iVersion, string iDate, string iLabel){
version = iVersion;
date = iDate;
label = iLabel;
}
void setVersion(int iVersion){
version = iVersion;
}
int getVersion(){
return version;
}
void setLabel(string iLabel){
label = iLabel;
}
string getLabel(){
return label;
}
void setDate(string iDate){
date = iDate;
}
string getDate(){
return date;
}
private:
int version;
string date;
string label;
};
#endif
3.2.原生器CodeVersion
#ifndef __CODEVERSION_H__
#define __CODEVERSION_H__
#include <iostream>
using namespace std;
#include "Memento.h"
// 原生器：CodeVersion
class CodeVersion
{
public:
CodeVersion(){
version = 0;
date = "1900-01-01";
label = "none";
}
CodeVersion(int iVersion, string iDate, string iLabel){
version = iVersion;
date = iDate;
label = iLabel;
}
// 保存代码
Memento* save(){
return new Memento(this->version, this->date, this->label);
}
// 回退版本
void restore(Memento* memento){
setVersion(memento->getVersion());
setDate(memento->getDate());
setLabel(memento->getLabel());
}
void setVersion(int iVersion){
version = iVersion;
}
int getVersion(){
return version;
}
void setLabel(string iLabel){
label = iLabel;
}
string getLabel(){
return label;
}
void setDate(string iDate){
date = iDate;
}
string getDate(){
return date;
}
private:
// 代码版本
int version;
// 代码提交日期
string date;
// 代码标签
string label;
};
#endif
3.3.管理者CodeManager
#ifndef __CODEMANAGER_H__
#define __CODEMANAGER_H__
#include "Memento.h"
#include <vector>
using namespace std;
// 管理者
class CodeManager
{
public:
CodeManager(){}
void commit(Memento* m){
printf("提交：版本-%d, 日期-%s, 标签-%s\n", m->getVersion(), m->getDate().c_str(), m->getLabel().c_str());
mementoList.push_back(m);
}
// 切换到指定的版本，即回退到指定版本
Memento* switchToPointedVersion(int index){
mementoList.erase(mementoList.begin() + mementoList.size() - index, mementoList.end());
return mementoList[mementoList.size() - 1];
}
// 打印历史版本
void codeLog(){
for (int i = 0; i < mementoList.size(); i++){
printf("[%d]：版本-%d, 日期-%s, 标签-%s\n", i, mementoList[i]->getVersion(),
mementoList[i]->getDate().c_str(), mementoList[i]->getLabel().c_str());
}
}
private:
vector<Memento*> mementoList;
};
#endif
3.4.客户端代码示例及效果
#include "Originator.h"
#include "Memento.h"
#include "CodeManager.h"
int main()
{
CodeManager *Jungle = new CodeManager();
CodeVersion* codeVer = new CodeVersion(1001, "2019-11-03", "Initial version");
// 提交初始版本
printf("提交初始版本:\n");
Jungle->commit(codeVer->save());
// 修改一个版本，增加了日志功能
printf("\n提交一个版本，增加了日志功能:\n");
codeVer->setVersion(1002);
codeVer->setDate("2019-11-04");
codeVer->setLabel("Add log funciton");
Jungle->commit(codeVer->save());
// 修改一个版本，增加了Qt图片浏览器
printf("\n提交一个版本，增加了Qt图片浏览器:\n");
codeVer->setVersion(1003);
codeVer->setDate("2019-11-05");
codeVer->setLabel("Add Qt Image Browser");
Jungle->commit(codeVer->save());
// 查看提交历史
printf("\n查看提交历史\n");
Jungle->codeLog();
// 回退到上一个版本
printf("\n回退到上一个版本\n");
codeVer->restore(Jungle->switchToPointedVersion(1));
// 查看提交历史
printf("\n查看提交历史\n");
Jungle->codeLog();
printf("\n\n");
system("pause");
return 0;
}
代码运行结果如下：
这是不是像一个超级简易版本的代码版本控制系统？？？哈哈哈！
4.总结
优点：
实现状态恢复、撤销操作的功能，用户可以恢复到指定的历史状态，让软件系统更加人性化；
备忘录封装了信息，除了原生器以外，其他对象访问不了备忘录的代码；
缺点：
资源消耗大。如果需要保存原生器对象的多个历史状态，那么将创建多个备忘录对象；或者如果原生器对象的很多状态都需要保存，也将消耗大量存储资源。
适用环境：
保存一个对象的历史状态，系统需要设计回退或者撤销功能；
备忘录类可以封装一个对象的历史状态，避免对象的历史状态被外界修改。
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