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备忘录模式、解释器模式备忘录(Menento)模式解释器(Interpreter)模式(不常用)注意:该文章内容采摘于《软件设计模式(Java版)》,作者:程细柱

备忘录(Menento)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,以便以后当需要的时候能将该对象恢复到原先保存的状态。该模式又叫快照模式。

优缺点

优点:

  1. 提供了一种可以回复状态的机制。用户当需要时能够比较方便地将数据恢复到某个历史的状态。
  2. 实现了内部状态的封装。除了创建它的发起人之外的其它对象都不能够访问这些状态信息。
  3. 简化了发起人类。发起人不需要管理和保存其内部状态的各个备份,所有状态信息都保存在备忘录中,并由管理员进行管理,这符合单一职责原则。

缺点:资源消耗大。如果要保存的内部状态信息过多或者特别频繁,将会占用比较大的内存资源。

应用场景

  1. 需要保存与恢复数据的场景。如:玩游戏时的中间结果的存档功能。
  2. 需要提供一个可回滚操作的场景。

主要角色

  1. 发起人(Originator)角色:记录当前时刻的内部状态信息,提供创建备忘录和恢复备忘录数据的功能,实现其它业务功能,它可以访问备忘录里的所有信息。
  2. 备忘录(Memento)角色:负责存储发起人的内部状态,在需要的时候提供这些内部状态给发起人。
  3. 管理者(Caretaker)角色:对备忘录进行管理,提供保存与获取备忘录的功能,但其不能对备忘录的内容进行访问与修改。

结构图

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备忘录实例

利用备忘录模式设计“相亲游戏”。在四大美人中选一个美人当你的爱人,不满意可以进行撤销。结构图如下:

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模式的扩展

备忘录模式可以同原型模式混合使用。原型模式的clone()方法具有自动备份功能,所以,如果让发起人实现Cloneable接口就有备份自己的功能,这时可以删除备忘录类。结构图如下:

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解释器(Interpreter)模式(不常用)

定义:给分析对象定义一个语言,并定义该语言的文法表示,再设计一个解析器来解释语言中的句子。也就是说,用编译语言的方式来分析应用中的实例。

优缺点

优点:

  1. 扩展性好。由于在解释器模式中使用类来表示语言的文法规则,因此可以通过继承等机制来改变或扩展文法;
  2. 容易实现。在语法树中的每个表达式节点类都是相似的,所以实现其文法较为容易。

缺点:

  1. 执行效率较低。解释器模式通常使用大量的循环和递归调用,当要解释的句子较为复杂时,其运行速度很慢,且代码的调试过程也比较麻烦;
  2. 会引起类膨胀。解释器模式中的每条规则至少需要定义一个类,当包含的文法规则很多时,类的个数将急剧增加,导致系统难以管理与维护。
  3. 可应用的场景比较少。在软件开发中,需要定义语言文法的应用实例非常少,所以这种模式很少被使用到。

应用场景

  1. 当语言的语法较为简单,且执行效率不是关键问题时。
  2. 当问题重复出现,且可以用一种简单的语言来进行表达时。
  3. 当一个语言需要解释执行,并且语言中的句子可以表示为一个抽象语法树的时候,如:XML文档解释。

模式的结构与实现

文法:是用于描述语言的语法结构的形式规则。例如,中文中的“句子”的文法:

<句子> ::= <主语><谓语><宾语>

<主语> ::= <代词> | <名词>

<谓语> ::= <动词>

<宾语> ::= <代词> | <名词>

<代词> ::= 你 | 我 | 他

<名词> ::= 大学生 | 英语

<动词> ::= 是 | 学习

注意:这里的符号“::=”表示“定义为”的意思,用“>”和“<”挂住的是非终极符,没有挂住的是终结符。

句子:是语言的基本单位,是语言集中的一个元素,它由终结符和非终结符构成,能由“文法”推到出。如,上述文法可以推出“我是大学生”,所以它是句子。

语法树:是句子结构的一种树形表示,它代表了句子的推到结果,它有利于理解句子语法结构的层次。下图是“我是大学生"的语法树。

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主要角色

  1. 抽象表达式(AbstractExpression)角色:定义解释器的接口,约定解释器的解释操作,主要包含解释方法interpret()。
  2. 终结符表达式(TerminalExpression)角色:是抽象表达式的子类,用来实现文法中与终极符相关的操作,文法中的每一个终结符都有一个具体中介表达式与之相对应。
  3. 非终结符表达式(NonterminalExpression)角色:也是抽象表达式的子类,用来实现文法中与非终极符相关的操作,文法中的每条规则都对应于一个非终结符表达式。
  4. 环境(Context)角色:通常包含各个解释器需要的数据或是公共的功能,一般用来传递被所有解释器共享的数据,后面的解释器可以从这里获取这些值。
  5. 客户端(Client):主要任务是:将需要分析的句子或表达式换成使用解释器对象描述的抽象语法树,然后调用解释器的解释方法,当然也可以通过环境角色间接访问解释器的解释方法。

结构图

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解释器模式实例

公交车读卡器可以判断乘客的身份,如果是”韶关“或者”广州“的”老人、妇女、儿童“可以免费乘车,其它人员乘车一次扣2元。

设置文法规则如下:

::= 的

::= 韶关 | 广州

::= 老人 | 妇女 | 儿童

示例图如下:

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注意:该文章内容采摘于《软件设计模式(Java版)》,作者:程细柱

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