备忘录模式（Memento Pattern）是一种行为型设计模式，用于在不破坏封装性的前提下，捕获并保存对象的内部状态，以便在将来的某个时刻可以恢复到之前的状态。备忘录模式的核心是状态的保存和恢复，常用于实现撤销、回滚等功能。
备忘录模式的应用场景
备忘录模式特别适合以下场景：
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撤销/恢复操作：例如文本编辑器中的撤销功能，通过备忘录保存每次操作的状态，用户可以随时回到某个历史状态。
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数据快照：保存对象在某个时刻的快照，以便之后回溯或调试。
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事务管理：在处理复杂的事务时，可以在中间点保存状态，当某个操作失败时，回滚到之前的状态。
备忘录模式的核心
备忘录模式的主要组成部分包括：
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发起者（Originator）：负责创建并恢复备忘录，保存当前的状态到备忘录中，或者从备忘录中恢复状态。
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备忘录（Memento）：用于存储发起者的内部状态，不对外公开备忘录的实现细节。
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负责人（Caretaker）：负责保存和管理备忘录，但不会操作或修改备忘录的内容。它只知道备忘录保存的状态，并在需要时将备忘录传递回发起者进行状态恢复。
备忘录模式强调的是封装性，发起者的内部状态不应该对外暴露，备忘录类也应该避免暴露这些细节。
备忘录模式的示例代码
假设我们在开发一个文本编辑器，并希望提供撤销和恢复功能，每当用户输入一段文本时，我们将保存当前状态，以便用户可以随时撤销操作。
1. 定义发起者、备忘录和负责人
#include <QDebug>
#include <QString>
#include <QStack>
// 备忘录类：保存文本编辑器的状态
class Memento {
private:
QString state; // 保存的状态
public:
Memento(const QString& state) : state(state) {}
QString getState() const {
return state; // 返回保存的状态
}
};
// 发起者类：文本编辑器
class TextEditor {
private:
QString text; // 当前的文本状态
public:
void setText(const QString& newText) {
text = newText;
}
QString getText() const {
return text;
}
// 创建备忘录，保存当前状态
Memento* save() const {
return new Memento(text);
}
// 从备忘录中恢复状态
void restore(Memento* memento) {
if (memento) {
text = memento->getState();
}
}
};
// 负责人类：管理备忘录
class Caretaker {
private:
QStack<Memento*> history; // 保存备忘录的栈
public:
void saveMemento(Memento* memento) {
history.push(memento); // 保存当前状态的备忘录
}
Memento* undo() {
if (!history.isEmpty()) {
Memento* lastState = history.pop(); // 取出最后一个保存的备忘录
return lastState;
}
return nullptr; // 没有更多历史状态
}
~Caretaker() {
// 清理保存的备忘录
while (!history.isEmpty()) {
delete history.pop();
}
}
};
// 使用示例
int main() {
TextEditor* editor = new TextEditor();
Caretaker* caretaker = new Caretaker();
// 初始文本
editor->setText("Hello");
qDebug() << "Current text:" << editor->getText(); // 输出：Current text: Hello
// 保存状态
caretaker->saveMemento(editor->save());
// 用户修改文本
editor->setText("Hello, World");
qDebug() << "Current text after modification:" << editor->getText(); // 输出：Current text after modification: Hello, World
// 再次保存状态
caretaker->saveMemento(editor->save());
// 用户再次修改文本
editor->setText("Hello, Qt!");
qDebug() << "Current text after second modification:" << editor->getText(); // 输出：Current text after second modification: Hello, Qt!
// 执行撤销操作
editor->restore(caretaker->undo());
qDebug() << "Current text after undo:" << editor->getText(); // 输出：Current text after undo: Hello, World
// 再次执行撤销操作
editor->restore(caretaker->undo());
qDebug() << "Current text after second undo:" << editor->getText(); // 输出：Current text after second undo: Hello
// 清理内存
delete editor;
delete caretaker;
return 0;
}
代码解析
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Memento类：这是备忘录类，负责保存发起者的状态。在这个例子中，它保存文本编辑器中的文本状态，并通过
getState方法提供对状态的访问。 -
TextEditor类：这是发起者类，它拥有当前的文本状态，并且可以创建备忘录来保存当前状态或从备忘录中恢复状态。
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Caretaker类：这是负责人类，它保存所有的备忘录（通过栈存储历史状态），并在需要时将备忘录返回给发起者进行状态恢复。
undo方法从栈中弹出最后保存的状态，模拟撤销操作。 -
客户端代码：客户端通过修改文本，并在每次修改后保存状态。通过调用
Caretaker的undo方法，客户端可以恢复到之前的文本状态，模拟撤销操作。
备忘录模式的优点
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保存历史状态：备忘录模式允许你保存对象的状态，并在将来恢复这些状态。非常适合实现撤销、恢复、回滚等功能。
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封装性好：备忘录类不暴露发起者的内部状态，保证了发起者的封装性。发起者和负责人只通过备忘录进行状态的保存和恢复，而不需要直接操作发起者的状态。
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减少耦合：负责人只负责保存和管理备忘录，而不直接参与发起者的逻辑，职责清晰。
备忘录模式的缺点
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内存开销大：每次保存对象的状态都需要创建一个新的备忘录对象，尤其是当对象状态非常庞大时，可能会导致大量的内存占用。
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实现复杂性：如果对象的状态非常复杂，备忘录模式的实现也会相应复杂，尤其是在需要保存多个部分或大对象时。
适合使用备忘录模式的情况
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需要实现撤销/恢复操作：例如文本编辑器、绘图工具、IDE等支持撤销/恢复功能的应用程序。
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需要保存对象的历史状态：当系统需要定期保存某些对象的状态以便将来回溯时，可以使用备忘录模式。
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需要避免直接暴露内部状态：如果需要在多个地方保存对象的状态，但不想让外界直接访问或修改对象的内部状态，备忘录模式是一个很好的选择。
不适合使用备忘录模式的情况
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对象状态非常庞大：如果发起者的状态非常庞大，频繁创建备忘录会带来较大的内存开销，不适合使用备忘录模式。
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状态变化频繁：如果对象状态变化频繁，并且每次都需要保存，那么备忘录模式会带来大量性能问题。
Qt中的备忘录模式应用
在Qt开发中，备忘录模式可以用于实现撤销/恢复功能。例如，在一个文本编辑器或绘图工具中，用户的每次操作都可能改变对象的状态，这些操作可以通过备忘录模式保存下来，并在需要时回滚或恢复。Qt中有些类（如QUndoStack）可以直接实现类似的撤销功能，它们内部也可能应用了备忘录模式的思想。
总结
备忘录模式通过保存对象的状态并在将来进行恢复，使得系统能够实现撤销、回滚等功能，同时保证了对象内部状态的封装性。它非常适合用于保存对象的历史状态、支持撤销操作的场景。然而，备忘录模式的内存开销较大，不适合频繁状态变化且状态庞大的对象。