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19. 状态变化——备忘录模式
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发布时间:2023-04-02

本文共 1722 字,大约阅读时间需要 5 分钟。

"状态变化"模式

在软件组件构建过程中,某些对象的状态可能会经常变化。如何在不破坏高层模块稳定性的前提下,对这些状态的变化进行有效管理,是一个值得深入探讨的问题。“状态变化”模式为这一问题提供了一种解决方案。

典型模式

在“状态变化”模式中,典型的解决方案包括:

  • State(状态)模式:通过不同的状态对象,封装了对象的行为变化逻辑,使得状态的切换变得更加灵活和可管理。
  • Memento(备忘录)模式:通过创建状态的快照(备忘录),允许对象恢复到之前的状态,从而支持取消操作或从错误中恢复。

场景分析

有时有必要记录一个对象的内部状态。为了允许用户取消不确定的操作或从错误中恢复,需要实现检查点和取消机制。然而,对象通常封装了其部分或所有的状态信息,使得其状态不能被其他对象访问。暴露其内部状态又将违反封装的原则,可能有损应用的可靠性和可扩展性。

以图形编辑器为例,支持图形对象间的连线。用户可用一条直线连接两个矩形,而当用户移动任意一个矩形时,这两个矩形仍能保持连接。在移动过程中,编辑器自动伸展这条直线以保持该连接。

一种可行的方法是使用约束解释系统。ConstraintSolver记录这些连接并产生描述它们的数学方程。当用户生成一个连接或修改图形时,ConstraintSolver求解这些方程,并根据计算结果重新调整图形,使各个对象保持正确的连接。

支持取消操作的一个显而易见的方法是,在每次移动时保存移动的距离。在取消这次移动时,该对象移回相等的距离。然而,这不能保证所有的对象都会出现在它们原先出现的地方。在移动过程中导致某连接中有一些问题时,简单地将矩形移回到它原来的位置并不一定能得到预想的效果。

ConstraintSolver的公共接口可能不足以精确地逆转它对其他对象的作用。为重建先前的状态,取消操作机制必须与ConstraintSolver更紧密的结合,但同时也应避免将ConstraintSolver的内部暴露给取消机制。

我们可以用备忘录模式解决这一问题。一个备忘录是一个对象,它存储另一个对象在某个瞬间的内部状态,而后者称为备忘录的原发器。当需要设置原发器的检查点时,取消操作机制会向原发器请求一个备忘录。原发器用描述当前状态的信息初始化该备忘录。只有原发器可以向备忘录中存取信息,备忘录对其他的对象“不可见”。

在刚才讨论的图形编辑器的例子中,ConstraintSolver可作为一个原发器。以下事件序列描述了取消操作的过程:

  • 作为移动操作的一个附加操作,编辑器向ConstraintSolver请求一个备忘录。
  • ConstraintSolver创建并返回一个备忘录,例如SolverState类的一个实例。SolverState备忘录包含一些描述ConstraintSolver内部等式和变量当前状态的数据结构。
  • 此后当用户取消移动操作时,编辑器将SolverState备忘录送回给ConstraintSolver。
  • 根据SolverState备忘录中的信息,ConstraintSolver改变它的内部结构以精确地将它的等式和变量返回到它们各自先前的状态。
  • 动机

    在软件构件过程中,某些对象的状态在转换过层中可能会发生变化。为了允许用户取消不确定的操作或从错误中恢复,需要实现检查点和取消机制。然而,如果使用一些公有接口来让其他对象获得对象的状态,会暴露对象的细节实现。

    如何实现对象状态的良好保存与恢复,同时又不会因此而破坏对象本身的封装性,是一个需要解决的问题。

    模式定义

    在不破坏封装性的前提下,捕获一个对象的内部状态,并在该对象之外保存这个状态。这样以后就可以将该对象恢复到原先保存的状态。

    结构

    参与者

    • Memento(备忘录):备忘录存储原发器对象的内部状态。原发器根据需要指定备忘录存储的内部状态的具体内容。
    • Originator(原发器):原发器创建一个备忘录,用以记录当前时刻它的内部状态。它还可以使用备忘录恢复内部状态。
    • Caretaker(负责人):负责保存好备忘录。负责人不能对备忘录的内容进行操作或检查。

    通过这种方式,我们可以在不破坏封装性的前提下,实现对象状态的保存与恢复。

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