面试题：Objective-C 备忘录模式在复杂业务场景中的应用

Question

假设你正在开发一个iOS绘图应用，用户可以绘制图形并进行撤销操作。请使用Objective-C的备忘录模式来设计该撤销功能，说明每个类的职责以及如何保证性能和内存管理，同时要考虑到不同图形对象的状态保存与恢复。

Answer 1

1. 定义备忘录类（Memento）

• 职责：用于保存绘图对象（图形）的状态。

@interface DrawingMemento : NSObject
@property (nonatomic, strong) id state; // 保存图形状态，不同图形状态类型不同
- (instancetype)initWithState:(id)state;
@end

@implementation DrawingMemento
- (instancetype)initWithState:(id)state {
    self = [super init];
    if (self) {
        _state = state;
    }
    return self;
}
@end

2. 定义绘图对象类（Originator）

• 职责：创建备忘录以保存自身状态，从备忘录中恢复自身状态。

@interface DrawingObject : NSObject
@property (nonatomic, strong) id currentState; // 当前图形状态
- (DrawingMemento *)saveState;
- (void)restoreState:(DrawingMemento *)memento;
@end

@implementation DrawingObject
- (DrawingMemento *)saveState {
    return [[DrawingMemento alloc] initWithState:self.currentState];
}

- (void)restoreState:(DrawingMemento *)memento {
    self.currentState = memento.state;
}
@end

3. 定义负责人类（Caretaker）

• 职责：负责管理备忘录，维护一个备忘录的栈，用于实现撤销操作。

@interface DrawingCaretaker : NSObject
@property (nonatomic, strong) NSMutableArray<DrawingMemento *> *mementoStack;
- (void)pushMemento:(DrawingMemento *)memento;
- (DrawingMemento *)popMemento;
@end

@implementation DrawingCaretaker
- (instancetype)init {
    self = [super init];
    if (self) {
        _mementoStack = [NSMutableArray array];
    }
    return self;
}

- (void)pushMemento:(DrawingMemento *)memento {
    [self.mementoStack addObject:memento];
}

- (DrawingMemento *)popMemento {
    if (self.mementoStack.count > 0) {
        DrawingMemento *memento = self.mementoStack.lastObject;
        [self.mementoStack removeLastObject];
        return memento;
    }
    return nil;
}
@end

4. 性能和内存管理

• 性能：
  • 备忘录栈使用NSMutableArray，添加和删除操作平均时间复杂度为 O(1)，保证了撤销操作的高效性。
  • 对于不同图形对象，状态保存与恢复操作尽量做到原子化，减少不必要的计算开销。
• 内存管理：
  • DrawingMemento、DrawingObject 和 DrawingCaretaker 都遵循ARC（自动引用计数）规则，对象创建和销毁由系统自动管理，避免了手动内存管理的错误。
  • 当不再需要保存的状态时（例如用户清空绘图历史），可以通过清空 DrawingCaretaker 的备忘录栈来释放内存。

5. 不同图形对象的状态保存与恢复

• 不同图形对象（如圆形、矩形等）可以继承自 DrawingObject 类。
• 对于每个具体图形对象，在 saveState 方法中保存其特定的状态属性（如圆形的半径、矩形的长宽等），在 restoreState 方法中恢复这些属性。例如：

@interface Circle : DrawingObject
@property (nonatomic, CGFloat) radius;
@end

@implementation Circle
- (DrawingMemento *)saveState {
    NSMutableDictionary *stateDict = [NSMutableDictionary dictionary];
    stateDict[@"radius"] = @(self.radius);
    return [[DrawingMemento alloc] initWithState:stateDict];
}

- (void)restoreState:(DrawingMemento *)memento {
    NSDictionary *stateDict = memento.state;
    self.radius = [stateDict[@"radius"] floatValue];
}
@end

同样，矩形等其他图形对象也可类似实现。这样就可以实现不同图形对象状态的保存与恢复，同时利用备忘录模式实现绘图应用的撤销功能。