Python设计模式：备忘录模式

1. 什么是备忘录模式？

备忘录模式是一种行为设计模式，它允许在不暴露对象内部状态的情况下，保存和恢复对象的状态。备忘录模式的核心思想是将对象的状态保存到一个备忘录对象中，以便在需要时可以恢复到之前的状态。这种模式通常用于实现撤销操作或历史记录功能。

备忘录模式通常包含三个主要组成部分：发起人（Originator）、备忘录（Memento）和管理者（Caretaker）。

发起人（Originator）：发起人是需要保存其状态的对象。它负责创建一个备忘录以保存其当前状态，并可以使用备忘录恢复其状态。发起人通常包含一些业务逻辑和状态信息。
备忘录（Memento）：备忘录用于存储发起人的内部状态。备忘录对象通常是不可变的，以防止外部对象修改其状态。备忘录只提供状态的存储，不提供任何业务逻辑。
管理者（Caretaker）：管理者负责管理备忘录对象，保存和恢复发起人的状态。管理者不需要了解备忘录的具体内容，只需保存和恢复。它通常维护一个备忘录列表，以便在需要时可以访问。

备忘录模式在软件设计中具有多种优点：

封装性：备忘录模式可以在不暴露对象内部状态的情况下保存和恢复状态。发起人可以将其状态封装在备忘录对象中，外部对象无法直接访问或修改这些状态。
简化代码：通过将状态管理逻辑分离到备忘录对象中，可以简化发起人的代码。发起人只需关注其业务逻辑，而不必处理状态的保存和恢复。
支持撤销操作：备忘录模式可以轻松实现撤销操作，允许用户恢复到之前的状态。这在许多应用程序中都是一个重要的功能，例如文本编辑器、图形编辑器等。

# 备忘录类
class Memento:def __init__(self, state):self.__state = state  # 将状态设置为私有属性def get_state(self):return self.__state  # 提供访问方法# 发起人类
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}'")# 管理者类
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]# 客户端代码
if __name__ == "__main__":def test1():editor = TextEditor()editor.set_text("Hello, World!")memento = editor.save()  # 保存状态# 尝试直接访问 memento.__statetry:print(memento.__state)  # 这将引发 AttributeErrorexcept AttributeError:print("Cannot access memento state directly!")  # 这行会被执行# 正确的方式是使用 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())  # 保存状态editor.set_text("Hello, Python!")caretaker.save_memento(editor.save())  # 保存新状态# 恢复状态editor.restore(caretaker.get_memento(0))  # 输出: Restored text: 'Hello, World!'def test3():editor = TextEditor()caretaker = Caretaker()# 设置文本并保存状态editor.set_text("Hello, World!")caretaker.save_memento(editor.save())editor.set_text("Hello, Python!")caretaker.save_memento(editor.save())# 撤销到之前的状态print("\nUndoing last operation:")last_memento = caretaker.get_memento(0)  # 获取第一个备忘录editor.restore(last_memento)  # 恢复到 'Hello, World!'# 继续撤销操作print("\nUndoing to initial state:")last_memento = caretaker.get_memento(1)  # 获取第二个备忘录editor.restore(last_memento)  # 恢复到 '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!'

代码解析：

TextEditor 类是发起人，包含一个 text 属性来保存文本内容。
- set_text 方法用于设置文本并打印当前状态。
- save 方法创建并返回一个备忘录对象，保存当前文本状态。
- restore 方法使用备忘录对象恢复文本状态
Memento 类用于存储发起人的状态。在这个例子中，它保存了文本编辑器的文本状态。
- __state 属性用于保存发起人的内部状态，并通过 get_state 方法提供访问。
Caretaker 类负责管理备忘录对象，维护一个 mementos 列表来保存多个备忘录。
- save_memento 方法用于将备忘录对象添加到列表中。
- get_memento 方法根据索引返回相应的备忘录对象。
test1：Memento 类封装了 TextEditor 的内部状态。外部对象无法直接访问 Memento 的 __state 属性，从而保护了发起人的内部状态。
test2：TextEditor 类的代码保持简洁，专注于文本的设置和恢复。状态的管理逻辑被转移到 Caretaker 类中，从而简化了发起人的代码。
test3：用户可以通过 Caretaker 类保存多个备忘录，并在需要时恢复到之前的状态。通过调用 restore 方法，用户可以轻松实现撤销操作。