设计模式-命令模式

oldman

2022-07-04

笔记

设计模式

参考：http://c.biancheng.net/view/1380.html

什么是命令模式

命令（Command）模式的定义：将一个请求封装成一个对象，使发出请求的责任和执行请求的责任分割开。这样两者之间通过命令对象进行沟通，这样方便将命令对象进程储存、传递、调用、增加与管理。

优点：

通过引入中间件（抽象接口）降低系统的耦合度。
扩展性良好，增加或删除命令非常方便。采用命令模式增加与删除命令不会影响其他类，且满足“开闭原则”。
可以实现宏命令。命令模式可以与组合模式结合，将多个命令装配成一个组合命令，即宏命令。
方便实现 Undo 和 Redo 操作。命令模式可以与后面介绍的备忘录模式结合，实现命令的撤销与恢复。
可以在现有命令的基础上，增加额外功能。比如日志记录，结合装饰器模式会更加灵活。

缺点：

可能产生大量具体的命令类。因为每一个具体操作都需要设计一个具体命令类，这会增加系统的复杂性。
命令模式的结果其实就是接收方的执行结果，但是为了以命令的形式进行架构、解耦请求与实现，引入了额外类型结构（引入了请求方与抽象命令接口），增加了理解上的困难。不过这也是设计模式的通病，抽象必然会额外增加类的数量，代码抽离肯定比代码聚合更加难理解。

结构与实现

命令模式包含以下主要角色。

抽象命令类（Command）角色：声明执行命令的接口，拥有执行命令的抽象方法 execute()。
具体命令类（Concrete Command）角色：是抽象命令类的具体实现类，它拥有接收者对象，并通过调用接收者的功能来完成命令要执行的操作。
实现者/接收者（Receiver）角色：执行命令功能的相关操作，是具体命令对象业务的真正实现者。
调用者/请求者（Invoker）角色：是请求的发送者，它通常拥有很多的命令对象，并通过访问命令对象来执行相关请求，它不直接访问接收者。

代码实现：

public class CommandPattern {
    public static void main(String[] args) {
        Command cmd = new ConcreteCommand();
        Invoker ir = new Invoker(cmd);
        System.out.println("客户访问请求者的call()方法...");
        ir.call();
    }
}
//请求者
class Invoker {
    private Command command;
    public Invoker(Command command) {
        this.command = command;
    }
    public void setCommand(Command command) {
        this.command = command;
    }
    public void call() {
        System.out.println("请求者执行命令command...");
        command.execute();
    }
}
//抽象命令
interface Command {
    void execute();
}
//具体命令
class ConcreteCommand implements Command {
    private Receiver receiver;
    public ConcreteCommand() {
        receiver = new Receiver();
    }
    @Override
    public void execute() {
        receiver.action();
    }
}
//接收者
class Receiver {
    public void action() {
        System.out.println("接收者的action()方法被调用...");
    }
}

运行结果：

1
2
3

客户访问请求者的call()方法...
请求者执行命令command...
接收者的action()方法被调用...

应用实例

【例1】用命令模式实现客户去餐馆吃早餐的实例。

分析：客户去餐馆可选择的早餐有肠粉、河粉和馄饨等，客户可向服务员选择以上早餐中的若干种，服务员将客户的请求交给相关的厨师去做。这里的点早餐相当于“命令”，服务员相当于“请求者”，厨师相当于“接收者”，所以用命令模式实现比较合适。

首先，定义一个早餐类（Breakfast），它是抽象命令类，有抽象方法 cooking()，说明要做什么；
再定义其子类肠粉类（ChangFen）、馄饨类（HunTun）和河粉类（HeFen），它们是具体命令类，实现早餐类的 cooking() 方法，但它们不会具体做，而是交给具体的厨师去做；
具体厨师类有肠粉厨师（ChangFenChef）、馄饨厨师（HunTunChef）和河粉厨师（HeFenChef），他们是命令的接收者。

代码实现：

// 抽象 早餐
public interface Breakfast {
    void cooking();
}

// 具体早餐 肠粉
public class ChangFen implements Breakfast{
    private ChangFenChef changFenChef;
    public ChangFen(){
        changFenChef = new ChangFenChef();
    }

    @Override
    public void cooking() {
        changFenChef.cooking();
    }
}

// 具体早餐 河粉
public class HeFen implements Breakfast{
    private HeFenChef heFenChef;
    public HeFen(){
        heFenChef = new HeFenChef();
    }
    @Override
    public void cooking() {
        heFenChef.cooking();
    }
}

// 具体早餐 馄饨
public class HunTun implements Breakfast{
    private HunTunChef hunTunChef;
    public HunTun(){
        hunTunChef = new HunTunChef();
    }
    @Override
    public void cooking() {
        hunTunChef.cooking();
    }
}

// 接收者 厨师：肠粉
public class ChangFenChef {

    public void cooking(){
        System.out.println("制作肠粉");
    }
}

// 接收者 厨师：河粉
public class HeFenChef {

    public void cooking(){
        System.out.println("制作河粉");
    }
}

// 接收者 厨师：馄饨
public class HunTunChef {

    public void cooking(){
        System.out.println("制作馄饨");
    }
}

// 请求者：服务员
public class Waiter {

    public void chooseChangFen(){
        Breakfast changFen = new ChangFen();
        changFen.cooking();
    }

    public void chooseHeFen(){
        Breakfast heFen = new HeFen();
        heFen.cooking();
    }

    public void chooseHunTun(){
        Breakfast hunTun = new HunTun();
        hunTun.cooking();
    }
}

public class CookingCommand {
    public static void main(String[] args) {
        Waiter waiter = new Waiter();
        waiter.chooseChangFen();
        waiter.chooseHeFen();
        waiter.chooseHunTun();
    }
}

运行结果：

1
2
3

制作肠粉
制作河粉
制作馄饨

应用场景

当系统的某项操作具备命令语义，且命令实现不稳定（变化）时，可以通过命令模式解耦请求与实现。使用抽象命令接口使请求方的代码架构稳定，封装接收方具体命令的实现细节。接收方与抽象命令呈现弱耦合（内部方法无需一致），具备良好的扩展性。

命令模式通常适用于以下场景。

请求者需要与接收者解耦时，命令模式可以使请求者和接收者不直接交互。
系统随机请求命令或经常增加、删除命令时，命令模式可以方便地实现这些功能。
当系统需要执行一组操作时，命令模式可以定义宏命令来实现该功能。
当系统需要支持命令的撤销（Undo）操作和恢复（Redo）操作时，可以将命令对象存储起来，采用备忘录模式来实现。

扩展

在软件开发中，有时将命令模式与前面学的组合模式联合使用，这就构成了宏命令模式，也叫组合命令模式。宏命令包含了一组命令，它充当了具体命令与调用者的双重角色，执行它时将递归调用它所包含的所有命令。

代码实现：

public class CompositeCommandPattern {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractCommand cmd1 = new ConcreteCommand1();
        AbstractCommand cmd2 = new ConcreteCommand2();
        CompositeInvoker ir = new CompositeInvoker();
        ir.add(cmd1);
        ir.add(cmd2);
        System.out.println("客户访问请求者的execute()方法...");
        ir.execute();
    }
}
//抽象命令
interface AbstractCommand {
    void execute();
}
//树叶构件: 具体命令1
class ConcreteCommand1 implements AbstractCommand {
    private CompositeReceiver receiver;
    public ConcreteCommand1() {
        receiver = new CompositeReceiver();
    }
    @Override
    public void execute() {
        receiver.action1();
    }
}
//树叶构件: 具体命令2
class ConcreteCommand2 implements AbstractCommand {
    private CompositeReceiver receiver;
    public ConcreteCommand2() {
        receiver = new CompositeReceiver();
    }
    @Override
    public void execute() {
        receiver.action2();
    }
}
//树枝构件: 请求者
class CompositeInvoker implements AbstractCommand {
    private ArrayList<AbstractCommand> children = new ArrayList<AbstractCommand>();
    public void add(AbstractCommand c) {
        children.add(c);
    }
    public void remove(AbstractCommand c) {
        children.remove(c);
    }
    public AbstractCommand getChild(int i) {
        return children.get(i);
    }
    @Override
    public void execute() {
        for (Object obj : children) {
            ((AbstractCommand) obj).execute();
        }
    }
}
//接收者
class CompositeReceiver {
    public void action1() {
        System.out.println("接收者的action1()方法被调用...");
    }
    public void action2() {
        System.out.println("接收者的action2()方法被调用...");
    }
}

运行结果：

1
2
3

客户访问请求者的execute()方法...
接收者的action1()方法被调用...
接收者的action2()方法被调用...