備忘錄模式、解釋器模式

備忘錄（Menento）模式

定義：在不破壞封裝性的前提下，捕獲一個對象的内部狀态，并在該對象之外儲存這個狀态，以便以後當需要的時候能将該對象恢複到原先儲存的狀态。該模式又叫快照模式。

優缺點

優點：

1. 提供了一種可以回複狀态的機制。使用者當需要時能夠比較友善地将資料恢複到某個曆史的狀态。
2. 實作了内部狀态的封裝。除了建立它的發起人之外的其它對象都不能夠通路這些狀态資訊。
3. 簡化了發起人類。發起人不需要管理和儲存其内部狀态的各個備份，所有狀态資訊都儲存在備忘錄中，并由管理者進行管理，這符合單一職責原則。

缺點：資源消耗大。如果要儲存的内部狀态資訊過多或者特别頻繁，将會占用比較大的記憶體資源。

應用場景

1. 需要儲存與恢複資料的場景。如：玩遊戲時的中間結果的存檔功能。
2. 需要提供一個可復原操作的場景。

主要角色

1. 發起人（Originator）角色：記錄目前時刻的内部狀态資訊，提供建立備忘錄和恢複備忘錄資料的功能，實作其它業務功能，它可以通路備忘錄裡的所有資訊。
2. 備忘錄（Memento）角色：負責存儲發起人的内部狀态，在需要的時候提供這些内部狀态給發起人。
3. 管理者（Caretaker）角色：對備忘錄進行管理，提供儲存與擷取備忘錄的功能，但其不能對備忘錄的内容進行通路與修改。

結構圖

備忘錄執行個體

利用備忘錄模式設計“相親遊戲”。在四大美人中選一個美人當你的夫妻，不滿意可以進行撤銷。結構圖如下：

模式的擴充

備忘錄模式可以同原型模式混合使用。原型模式的clone()方法具有自動備份功能，是以，如果讓發起人實作Cloneable接口就有備份自己的功能，這時可以删除備忘錄類。結構圖如下：

解釋器（Interpreter）模式（不常用）

定義：給分析對象定義一個語言，并定義該語言的文法表示，再設計一個解析器來解釋語言中的句子。也就是說，用編譯語言的方式來分析應用中的執行個體。

優缺點

優點：

1. 擴充性好。由于在解釋器模式中使用類來表示語言的文法規則，是以可以通過繼承等機制來改變或擴充文法；
2. 容易實作。在文法樹中的每個表達式節點類都是相似的，是以實作其文法較為容易。

缺點：

1. 執行效率較低。解釋器模式通常使用大量的循環和遞歸調用，當要解釋的句子較為複雜時，其運作速度很慢，且代碼的調試過程也比較麻煩；
2. 會引起類膨脹。解釋器模式中的每條規則至少需要定義一個類，當包含的文法規則很多時，類的個數将急劇增加，導緻系統難以管理與維護。
3. 可應用的場景比較少。在軟體開發中，需要定義語言文法的應用執行個體非常少，是以這種模式很少被使用到。

應用場景

1. 當語言的文法較為簡單，且執行效率不是關鍵問題時。
2. 當問題重複出現，且可以用一種簡單的語言來進行表達時。
3. 當一個語言需要解釋執行，并且語言中的句子可以表示為一個抽象文法樹的時候，如：XML文檔解釋。

模式的結構與實作

文法：是用于描述語言的文法結構的形式規則。例如，中文中的“句子”的文法：

<句子> ：：= <主語><謂語><賓語>

<主語> ：：= <代詞> | <名詞>

<謂語> ：：= <動詞>

<賓語> ：：= <代詞> | <名詞>

<代詞> ：：= 你 | 我 | 他

<名詞> ：：= 大學生 | 英語

<動詞> ：：= 是 | 學習

注意：這裡的符号“：：=”表示“定義為”的意思，用“>”和“<”挂住的是非終極符，沒有挂住的是終結符。

句子：是語言的基本機關，是語言集中的一個元素，它由終結符和非終結符構成，能由“文法”推到出。如，上述文法可以推出“我是大學生”，是以它是句子。

文法樹：是句子結構的一種樹形表示，它代表了句子的推到結果，它有利于了解句子文法結構的層次。下圖是“我是大學生"的文法樹。

主要角色

1. 抽象表達式（AbstractExpression）角色：定義解釋器的接口，約定解釋器的解釋操作，主要包含解釋方法interpret()。
2. 終結符表達式（TerminalExpression）角色：是抽象表達式的子類，用來實作文法中與終極符相關的操作，文法中的每一個終結符都有一個具體中介表達式與之相對應。
3. 非終結符表達式（NonterminalExpression）角色：也是抽象表達式的子類，用來實作文法中與非終極符相關的操作，文法中的每條規則都對應于一個非終結符表達式。
4. 環境（Context）角色：通常包含各個解釋器需要的資料或是公共的功能，一般用來傳遞被所有解釋器共享的資料，後面的解釋器可以從這裡擷取這些值。
5. 用戶端（Client）：主要任務是：将需要分析的句子或表達式換成使用解釋器對象描述的抽象文法樹，然後調用解釋器的解釋方法，當然也可以通過環境角色間接通路解釋器的解釋方法。

結構圖

解釋器模式執行個體

公共汽車讀卡器可以判斷乘客的身份，如果是”韶關“或者”廣州“的”老人、婦女、兒童“可以免費乘車，其它人員乘車一次扣2元。

設定文法規則如下：

：：= 的

：：= 韶關 | 廣州

：：= 老人 | 婦女 | 兒童

示例圖如下：

注意：該文章内容采摘于《軟體設計模式（Java版）》，作者：程細柱