19. Memento

tags: DesignPatterns

關於 Memento 本篇將討論以下幾個問題

1. 關於 Memento

2. UML

3. 將 UML 轉為程式碼

4. 情境

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測試環境：

OS：Windows 10
IDE：Visual Studio 2019

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1. 關於 Memento

Without violating encapsulation, capture and externalize an object's internal state so that the object can be restored to this state later.

by Gang of Four

• 不違反封裝的情況下，取得物件的內部狀態，以便之後可以將物件還原到先前狀態

Memento(備忘錄)屬於行為型(Behavioral Patterns)，當遇到需要狀態回到某個狀態時，可藉由 Memento 來將物件備份，包含物件中 private 的屬性都可以透過 Memento 來記錄，也可以將每次異動物件都記錄至 Memento 來達到上一步、下一步的功能。

優點：

• 將儲存狀態的邏輯放在 Memento 使原本物件職責維持單一

缺點：

• 過多的紀錄會大量消耗記憶體

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2. UML

Class 間關聯：

• Originator 依賴 Memento
• Caretaker 可包含 Memento

Class：

• Originator：內部狀態需要保存的物件
• Memento：負責保存 Originator 的狀態
• Caretaker：存放 Memento 但不操作

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3. 將 UML 轉為程式碼

內部狀態需要保存的物件

/// <summary>
/// 內部狀態需要保存的物件
/// </summary>
public class Originator
{
    private string _state;

    public string State
    {
        get => _state;
        set
        {
            _state = value;
            Console.WriteLine($"State = {_state}");
        }
    }

    public Memento CreateMemento()
    {
        return (new Memento(_state));
    }

    public void SetMemento(Memento memento)
    {
        Console.WriteLine("Restoring state...");
        State = memento.State;
    }
}

負責保存 Originator 的狀態

/// <summary>
/// 負責保存 Originator 的狀態
/// </summary>
public class Memento
{
    public string State { get; }

    public Memento(string state)
    {
        State = state;
    }
}

存放 Memento 但不操作

/// <summary>
/// 存放 Memento 但不操作
/// </summary>
public class Caretaker
{
    public Memento Memento { set; get; }
}

1. 建立originator並給定初始值 On
2. 建立caretaker並透過originator建立Memento
3. 改變State的值
4. 透過Memento還原State的值

static void Main(string[] args)
{
    Default.Originator originator = new Default.Originator { State = "On" };
    Default.Caretaker caretaker = new Default.Caretaker
    {
        Memento = originator.CreateMemento()
    };

    originator.State = "Off";

    originator.SetMemento(caretaker.Memento);
    Console.ReadLine();
}

執行結果

State = On
State = Off
Restoring state...
State = On

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4. 情境

我們接到了一個門市結帳刷條碼要能夠「上一步」的需求

• 每次新增商品會增加一份商品快照
• 點選「上一步」時會還原至上一份快照

結帳刷條碼

/// <summary>
/// 結帳刷條碼
/// </summary>
public class ScanTheBarcode
{
    private string _products;

    public void AddProducts(Memento memento, string product)
    {
        if (string.IsNullOrWhiteSpace(_products))
        {
            _products = product;
        }
        else
        {
            _products += ", " + product;
        }

        memento.SetState(_products);

        Console.WriteLine($"Products = {_products}");
    }

    public Memento CreateMemento()
    {
        return (new Memento());
    }

    public void PreviousStep(Memento memento)
    {
        Console.WriteLine("\n== 上一步 ==");
        memento.State.Pop();
        _products = memento.State.Pop();
        Console.WriteLine($"Products = {_products}");
    }
}

使用Stack<string>保存每次刷條碼新增商品的快照

/// <summary>
/// 負責保存 ScanTheBarcode 的狀態
/// </summary>
public class Memento
{
    public Stack<string> State { get; }

    public Memento()
    {
        State = new Stack<string>();
    }

    public void SetState(string state)
    {
        State.Push(state);
    }
}

存放 Memento 但不操作

/// <summary>
/// 存放 Memento 但不操作
/// </summary>
public class Caretaker
{
    public Memento Memento { set; get; }
}

1. 建立scanTheBarcode
2. 建立caretaker並透過scanTheBarcode建立Memento
3. 新增商品
4. 透過PreviousStep移除前一項商品

static void Main(string[] args)
{
    Situation.ScanTheBarcode scanTheBarcode = new Situation.ScanTheBarcode();
    Situation.Caretaker caretaker = new Situation.Caretaker
    {
        Memento = scanTheBarcode.CreateMemento()
    };

    scanTheBarcode.AddProducts(caretaker.Memento, "麵包");
    scanTheBarcode.AddProducts(caretaker.Memento, "蘋果");
    scanTheBarcode.AddProducts(caretaker.Memento, "餅乾");
    scanTheBarcode.AddProducts(caretaker.Memento, "蛋糕切片");
    scanTheBarcode.PreviousStep(caretaker.Memento);
    scanTheBarcode.AddProducts(caretaker.Memento, "整塊蛋糕");

    Console.ReadLine();
}

執行結果

Products = 麵包
Products = 麵包, 蘋果
Products = 麵包, 蘋果, 餅乾
Products = 麵包, 蘋果, 餅乾, 蛋糕切片

== 上一步 ==
Products = 麵包, 蘋果, 餅乾
Products = 麵包, 蘋果, 餅乾, 整塊蛋糕

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完整程式碼

GitHub：Behavioral_06_Memento

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總結

Memento 若是每次都將整個物件備份會大量消耗記憶體，而折衷的辦法可以在較短的時間內將每次物件異動的差異備份下來，每隔一段時間再將整個物件備份，來達到節省記憶體的目的，而時間長短則依據需求而定。

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參考資料

1. Design Patterns
2. 大話設計模式
3. dofactory
4. Refactoring.Guru

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新手上路，若有錯誤還請告知，謝謝