用Command模式簡單的實現Undo&Redo功能

許多GUI程序中提供一個"撤銷&重做"的功能，這個功能對用戶來說非常友好；本文就簡單的介紹一下如何用C#實現該功能。

實現Undo&Redo功能的基本模型是帶撤銷功能的命令模式，它將每步操作保存為一個命令對象，如下所示：

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

其中Do函數執行功能，Undo函數回滾功能。這樣就把命令給實體化了，只要將命令對象給保存下來，需要撤銷時執行Undo函數，重做時執行Do函數即可。

有了這個基本思路后，下面就是實現細節了：

1. 申請兩個Stack來保存命令對象：UndoStack和RedoStack
2. 執行命令時，將命令序列化為Command對象，執行Do方法，存入UndoStack，清空RedoStack
3. 撤銷命令時，從UndoStack中取出命令，執行Undo方法，存入RedoStack
4. 重做命令時，從RedoStack中取出命令，執行Do方法，存入UndoStack

一個簡單的實現如下：

    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#實現起來還是非常簡潔的，就幾十行代碼。

遺留問題：命令對象何時釋放

前面的實現雖然非常簡單，但存在一個遺留問題：每一個命令對象都保存在UndoStack中了，這樣隨着程序的執行，UndoStack中記錄的命令越來越多，占用內存得不到釋放。對於這個問題，一般有如下幾種策略：

1. 不釋放命令對象。一般需要Undo&Redo功能都是些GUI程序，這些程序大多不會持續運行，並且對內存的占用也沒有太大限制，命令對象一般也不會占用多少內存。保存所有命令對象不會對程序造成什么影響。
2. 命令堆棧維持固定的長度：當命令堆棧的長度超過閾值的時候，刪除最開始壓入的命令。這種策略用得最多，但這樣帶來的問題就是無法實現無限Undo。
3. 將命令堆棧保存到文件：將命令序列化保存到文件，需要使用時從文件中還原。這種方式可以實現無限Undo，但序列化命令往往是件比較麻煩的事情，反序列化時也要消耗時間。
4. 綜合2，3兩種方案：內存中保持固定長度的命令對象，超過閾值的保存到文件。這種方式能有效解決反序列化的耗時問題，也能實現無限Undo。但實現起來也最為麻煩。

基於篇幅所限，本文就不進一步討論和實現了。