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  • TypeScript设计模式之备忘录、命令

    看看用TypeScript怎样实现常见的设计模式,顺便复习一下。
    学模式最重要的不是记UML,而是知道什么模式可以解决什么样的问题,在做项目时碰到问题可以想到用哪个模式可以解决,UML忘了可以查,思想记住就好。
    这里尽量用原创的,实际中能碰到的例子来说明模式的特点和用处。

    备忘录模式 Memento

    特点:通过保存对象之前的状态来使对象可以恢复到之前的样子。

    用处:当对象需要保存/加载某一时刻的状态时可以考虑备忘录模式,如游戏的save/load。

    注意:状态过大产生的开销。

    备忘录应该经常可以看到,游戏的save/load,photoshop的历史记录,windows的还原点都是这个模式的应用。
    使用时也要注意保存的状态过大时产生的开销,保存在硬盘上的还好,如果是运行时保存在内存上的,比如一些复杂对象的undo/redo操作,保存每一个状态都是很大的内存开销,这时就需要做些限制,比方设置一个历史记录栈的最大值来限定内存的使用。

    备忘录的例子和下面的命令模式一起写,实现一个支持undo/redo的操作。

    命令模式 Command

    特点:把请求封装成命令对象,命令对象里包含有接收者,这样client只需要发送命令,接收者就可以做出相关响应或相反的响应。

    用处:当需要发送者和接收者解耦时可以考虑命令模式,常用于事件响应,请求排除,undo/redo等。

    注意:命令数量爆炸,需要集中维护。

    下面用TypeScript简单实现一个命令模式和备忘录模式的undo/redo:
    遥控器算是典型的命令模式,按个按钮就可以命令电视做相关响应,假设遥控器有三种功能,开、关和换台。

    建个Command、undo/redo、备忘录以及控制接口:

    interface Executable{
        execute(param: any);
    }
    
    interface UndoRedoable{
        undo(currParam: any, lastParam: any);
        redo(param: any);
    }
    
    class MemoItem{
        command: Command;
        param: any;
    }
    interface Memento{
        currPos: number;  
    
        set(item: MemoItem);
        get(): MemoItem; 
        getNext(): MemoItem; //找到下一个做redo
        findLastWithSameType(memoItem: MemoItem): MemoItem; // 找出上个同类型的command,得到参数,以这个参数来做undo操作,回到之前的状态
    }
    
    interface Controllable{
        channelNum: number;
    
        open();
        close();
        switchTo(channelNum: number); //换台
    }
    

    实现备忘录

    class History implements Memento{
        private memoList: Array<MemoItem> = []; // 记住所有command
        static defaultMemoItem: MemoItem = { command: undefined, param: {channelNum: 0} }; // undo到第一步时前面没有command了,返回一个默认command
    
        currPos: number = 0;  // 当前undo/redo到了哪一个
    
        get currIndex(): number{  // currPos是从后往前的顺序, currIndex是正向顺序
            return this.memoList.length - this.currPos - 1;
        }
    
        set(item: MemoItem){  
            if(this.currPos != 0){  // 不是0的话表示已经undo过,往上叠加push前先删除后面的
                this.memoList.splice(this.currIndex + 1);
                this.currPos = 0; // 重置currPos
            }
            this.memoList.push(item);
        }
    
        get(): MemoItem{
            if(this.currIndex < this.memoList.length){
                return this.memoList[this.currIndex];
            }
            return History.defaultMemoItem;
        }
    
        getNext(): MemoItem{
            if(this.currIndex + 1 < this.memoList.length){ 
                return this.memoList[this.currIndex+1];
            }
            return History.defaultMemoItem;
        }
    
        findLastWithSameType(memoItem: MemoItem): MemoItem{// 找出上个同类型的command,得到参数,以这个参数来做undo操作,回到之前的状态
            for(let i = this.currIndex - 1; i >= 0; i--){
                if(memoItem.constructor.name === this.memoList[i].constructor.name){
                    return this.memoList[i];
                }
            }
    
            return History.defaultMemoItem;
        } 
    }
    

    undo/redo可以由个专门的管理器来管理,建个undo/redo管理器:
    管理器要做的事有

    1. 使用备忘录按顺序记住所有command
    2. undo/redo操作,并记住undo/redo到了哪一步
    3. 当undo/redo到了某一步时,再次有新的command,则在移除这步之后的command后再加新的command
    class UndoRedoManager{
    
        static readonly instance: UndoRedoManager = new UndoRedoManager();
    
        private history: Memento = new History();
    
        push(command: Command, param: any){  // command执行时应该push进来
            this.history.set({command, param});
        }
    
        redo(){
            if(this.history.currPos == 0){ // 表示没undo过,当然redo也没必要了
                return;
            }
            let memoItem = this.history.getNext(); // 取出上次undo过的下一个command并执行
            this.history.currPos--;
            memoItem.command.redo(memoItem.param);
        }
    
        undo() {
            let memoItem = this.history.get();
            if(memoItem === History.defaultMemoItem){
                return;
            }
            let lastMemoItem = this.history.findLastWithSameType(memoItem); 
            this.history.currPos++;
            memoItem.command.undo(memoItem.param, lastMemoItem.param);
        }
    }
    

    抽象个Command, Command需要做到执行命令、撤消上次所做的操作及重做, 这里就可以用上面的UndoRedoManager:

    abstract class Command implements Executable, UndoRedoable{
    
        constructor(protected controller: Controllable) { }
    
        execute(param: {}){
            UndoRedoManager.push(this, param);
        }
    
        redo(){
            UndoRedoManager.redo();
        }
    
        undo(){
           UndoRedoManager.undo(); 
        }
    }
    

    接下来分别实现具体的 开、关、换台命令:

    class OpenCommand extends Command{
    
        execute(param: any){
            super.execute(param);
            this.tv.open();
        }
    
        undo(currParam: any, lastParam: any){
            this.tv.close();
        }
    }
    
    class CloseCommand extends Command{
    
        execute(param: any){
            super.execute(param);
            this.tv.close();
        }
    
        undo(currParam: any, lastParam: any){
            this.tv.open();
        }
    }
    
    class SwitchCommand extends Command{
    
        execute(param: any){
            super.execute(param);
            this.tv.switchTo(param.channelNum);
        }
    
        undo(currParam: any, lastParam: any){
            this.tv.switchTo(lastParam.channelNum);
        }
    }
    

    最后来实现 电视和遥控器,遥控器通常只有一个开关按钮,要么开要么关,另外遥控器可以撤消到上次选的频道,也可以取消撤消,重新回到当前的:
    电视只需要做具体的事就可以了,遥控器也不需要知道命令是谁在执行,只管发命令就好,这就是命令模式的好处。

    class TV implements Controllable{
    
        open(){
            console.log('open');
        }
    
        close(){
            console.log('close');
        }
    
        switchTo(channelNum: number){
            console.log(`switch to channel: ${channelNum}`);
        }
    }
    
    class Controller {
    
        isOn: boolean = false;
    
        constructor(private openCmd: Command, private closeCmd: Command, private switchCmd: Command){
        }
    
        onOff(){
            if(this.isOn){
                this.isOn = false;
                this.closeCmd.execute(null);
            } else {
                this.isOn = true;
                this.openCmd.execute(null);
            }
        }
    
        switchTo(channelNum: number){
            this.switchCmd.execute({channelNum: channelNum});
        }
    
        undo(){
            UndoRedoManager.instance.undo(); //只需要调用UndoRedoManager做undo/redo就可以了,不需要管具体的细节
        }
    
        redo(){
            UndoRedoManager.instance.redo();
        }
    }
    

    来看看成果:
    先定个执行顺序,
    打开电视 -> 3频道 -> 4频道 -> 7频道 -> 撤消 -> 撤消 -> 重做 -> 11频道 -> 12频道 -> 撤消 -> 撤消 -> 关电视

    预期结果:
    open -> 3 -> 4 -> 7 -> 4 -> 3 -> 4 -> 11 -> 12 -> 11 -> 4 -> close
    从11回到4是因为在push 11频道时的command是4,也就是7已经被删掉了。

    看看具体执行结果:

    let tv = new TV();
    let controller = new Controller(new OpenCommand(tv), new CloseCommand(tv), new SwitchCommand(tv));
    
    controller.onOff();
    controller.switchTo(3);
    controller.switchTo(4);
    controller.switchTo(7);
    controller.undo();
    controller.undo();
    controller.redo();
    controller.switchTo(11);
    controller.switchTo(12);
    controller.undo();
    controller.undo();
    controller.onOff();
    

    执行结果:
    open
    switch to channel: 3
    switch to channel: 4
    switch to channel: 7
    switch to channel: 4
    switch to channel: 3
    switch to channel: 4
    switch to channel: 11
    switch to channel: 12
    switch to channel: 11
    switch to channel: 4
    close

    完全一样,没问题。

    本来想写简单一点,不知不觉就写多了,undo/redo还是偏复杂了一些,而且这还只是最基本的架子,很多东西不严谨,有兴趣的朋友可以自己研究下,建议只针对用户常用的部分做undo/redo,保持系统的简单。

    命令模式的优点已经清楚了,缺点也比较明显,一个操作就是一个命令,项目大的话命令会非常多,也是个麻烦的点。

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