用Command模式简单的实现Undo&Redo功能

许多GUI程序中提供一个"撤销&重做"的功能，这个功能对用户来说非常友好；本文就简单的介绍一下如何用C#实现该功能。

实现Undo&Redo功能的基本模型是带撤销功能的命令模式，它将每步操作保存为一个命令对象，如下所示：

    interface Icommand
    {
        void Do();
        void Undo();
    }

其中Do函数执行功能，Undo函数回滚功能。这样就把命令给实体化了，只要将命令对象给保存下来，需要撤销时执行Undo函数，重做时执行Do函数即可。

有了这个基本思路后，下面就是实现细节了：

1. 申请两个Stack来保存命令对象：UndoStack和RedoStack
2. 执行命令时，将命令序列化为Command对象，执行Do方法，存入UndoStack，清空RedoStack
3. 撤销命令时，从UndoStack中取出命令，执行Undo方法，存入RedoStack
4. 重做命令时，从RedoStack中取出命令，执行Do方法，存入UndoStack

一个简单的实现如下：

    class CommandManager
    {
        Stack<Command> redoStack = new Stack<Command>();
        Stack<Command> undoStack = new Stack<Command>();

        public void AddCommand(Action doCmd, Action undoCmd)
        {
            var cmd = new Command(doCmd, undoCmd);
            cmd.Do();

            undoStack.Push(cmd);
            redoStack.Clear();
        }

        public bool Undo()
        {
            if (undoStack.Count == 0)
                return false;

            var cmd = undoStack.Pop();
            redoStack.Push(cmd);

            cmd.Undo();
            return true;
        }

        public bool Redo()
        {
            if (redoStack.Count == 0)
                return false;

            var cmd = redoStack.Pop();
            undoStack.Push(cmd);

            cmd.Do();
            return true;
        }

        class Command
        {
            public Action Do { get; private set; }
            public Action Undo { get; private set; }

            public Command(Action doCmd, Action undoCmd)
            {
                this.Do = doCmd;
                this.Undo = undoCmd;
            }
        }
    }

用C#实现起来还是非常简洁的，就几十行代码。

遗留问题：命令对象何时释放

前面的实现虽然非常简单，但存在一个遗留问题：每一个命令对象都保存在UndoStack中了，这样随着程序的执行，UndoStack中记录的命令越来越多，占用内存得不到释放。对于这个问题，一般有如下几种策略：

1. 不释放命令对象。一般需要Undo&Redo功能都是些GUI程序，这些程序大多不会持续运行，并且对内存的占用也没有太大限制，命令对象一般也不会占用多少内存。保存所有命令对象不会对程序造成什么影响。
2. 命令堆栈维持固定的长度：当命令堆栈的长度超过阈值的时候，删除最开始压入的命令。这种策略用得最多，但这样带来的问题就是无法实现无限Undo。
3. 将命令堆栈保存到文件：将命令序列化保存到文件，需要使用时从文件中还原。这种方式可以实现无限Undo，但序列化命令往往是件比较麻烦的事情，反序列化时也要消耗时间。
4. 综合2，3两种方案：内存中保持固定长度的命令对象，超过阈值的保存到文件。这种方式能有效解决反序列化的耗时问题，也能实现无限Undo。但实现起来也最为麻烦。

基于篇幅所限，本文就不进一步讨论和实现了。