设计模式-命令模式

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:

  1. 通过引入中间件(抽象接口)降低系统的耦合度。
  2. 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”。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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:

  1. 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。
  2. 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。

  1. 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()。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。

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代码实现:

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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:

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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。

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代码实现:

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// 抽象 早餐
public interface Breakfast {
void cooking();
}
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// 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();
}
}
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// 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();
}
}
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// 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();
}
}
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// 接收者 厨师:肠粉
public class ChangFenChef {

public void cooking(){
System.out.println("制作肠粉");
}
}
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// 接收者 厨师:河粉
public class HeFenChef {

public void cooking(){
System.out.println("制作河粉");
}
}
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// 接收者 厨师:馄饨
public class HunTunChef {

public void cooking(){
System.out.println("制作馄饨");
}
}
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// 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();
}
}
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public class CookingCommand {
public static void main(String[] args) {
Waiter waiter = new Waiter();
waiter.chooseChangFen();
waiter.chooseHeFen();
waiter.chooseHunTun();
}
}

运行结果:

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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。

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。

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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:

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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...

命令模式还可以同备忘录(Memento)模式组合使用,这样就变成了可撤销的命令模式。