设计模式之十一——命令模式

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1 介绍

命令模式属于对象的行为模式。命令模式又称为行动(Action)模式或交易(Transaction)模式。

1.1 什么是命令模式

有些时候我们想某个对象发送一个请求，但是我们并不知道该请求的具体接收者是谁，具体的处理过程是如何的，们只知道在程序运行中指定具体的请求接收者即可，对于这样将请求封装成对象的我们称之为命令模式。

命令模式把一个请求或者操作封装到一个对象中。命令模式允许系统使用不同的请求把客户端参数化，对请求排队或者记录请求日志，可以提供命令的撤销和恢复功能。

1.2 解决了什么问题

命令模式是对命令的封装。命令模式把发出命令的责任和执行命令的责任分割开，委派给不同的对象。

每一个命令都是一个操作：请求的一方发出请求要求执行一个操作；接收的一方收到请求，并执行操作。命令模式允许请求的一方和接收的一方独立开来，使得请求的一方不必知道接收请求的一方的接口，更不必知道请求是怎么被接收，以及操作是否被执行、何时被执行，以及是怎么被执行的。

命令允许请求的一方和接收请求的一方能够独立演化，从而具有以下的优点：
　　（1）命令模式使新的命令很容易地被加入到系统里。
　　（2）允许接收请求的一方决定是否要否决请求。
　　（3）能较容易地设计一个命令队列。
　　（4）可以容易地实现对请求的撤销和恢复。
　　（5）在需要的情况下，可以较容易地将命令记入日志。

2 原理

命令模式的参与者包括：

• Command: 抽象命令类。用来声明执行操作的接口。
• ConcreteCommand:具体命令类。将一个接收者对象绑定于一个动作，调用接收者相应的操作，以实现Excute。
• Invoker: 调用者。要求该命令执行这个请求。
• Receiver: 接收者。知道如何实施与执行一个请求相关的操作，任何类都有可能成为一个接收者。
• Client:客户端。创建一个具体命令(ConcreteCommand)对象并确定其接收者。

2.1 uml图

• 类图

  
  类图

2.2 代码示例

Command代码示例

public interface Command {
    /**
     * 执行方法
     */
    void execute();
}

ConcreteCommand代码示例

public class ConcreteCommand implements Command {

    //持有相应的接收者对象
    private Receiver receiver = null;
    /**
     * 构造方法
     */
    public ConcreteCommand(Receiver receiver){
        this.receiver = receiver;
    }




    @Override
    public void execute() {
        //通常会转调接收者对象的相应方法，让接收者来真正执行功能
        receiver.action();
    }
}

Invoker代码示例

public class Invoker {

    /**
     * 持有命令对象
     */
    private Command command = null;
    /**
     * 构造方法
     */
    public Invoker(Command command){
        this.command = command;
    }
    /**
     * 行动方法
     */
    public void action(){

        command.execute();
    }

}

Receiver代码示例

public class Receiver {

    /**
     * 真正执行命令相应的操作
     */
    public void action(){
        System.out.println("执行操作");
    }
}

Client调用示例

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //创建接收者
        Receiver receiver = new Receiver();
        //创建命令对象，设定它的接收者
        Command command = new ConcreteCommand(receiver);
        //创建请求者，把命令对象设置进去
        Invoker invoker = new Invoker(command);
        //执行方法
        invoker.action();
    }

}

运行结果

执行操作

2.3 优缺点

• 优点
  • 更松散的耦合

命令模式使得发起命令的对象——客户端，和具体实现命令的对象——接收者对象完全解耦，也就是说发起命令的对象完全不知道具体实现对象是谁，也不知道如何实现。

- 更动态的控制

命令模式把请求封装起来，可以动态地对它进行参数化、队列化和日志化等操作，从而使得系统更灵活。

- 很自然的复合命令

命令模式中的命令对象能够很容易地组合成复合命令，也就是宏命令，从而使系统操作更简单，功能更强大。

- 更好的扩展性

由于发起命令的对象和具体的实现完全解耦，因此扩展新的命令就很容易，只需要实现新的命令对象，然后在装配的时候，把具体的实现对象设置到命令对象中，然后就可以使用这个命令对象，已有的实现完全不用变化。

• 缺点
  • 使用命令模式可能会导致某些系统有过多的具体命令类。因为针对每一个命令都需要设计一个具体命令类，因此某些系统可能需要大量具体命令类，这将影响命令模式的使用。
    1.10. 适用环境

3 适用场景

在以下情况下可以使用命令模式：

1. 系统需要将请求调用者和请求接收者解耦，使得调用者和接收者不直接交互。
2. 系统需要在不同的时间指定请求、将请求排队和执行请求。
3. 系统需要支持命令的撤销(Undo)操作和恢复(Redo)操作。
4. 系统需要将一组操作组合在一起，即支持宏命令

4 总结

命令模式的本质是对命令进行封装，将发出命令的责任和执行命令的责任分割开。

• 每一个命令都是一个操作：请求的一方发出请求，要求执行一个操作；接收的一方收到请求，并执行操作。
• 命令模式允许请求的一方和接收的一方独立开来，使得请求的一方不必知道接收请求的一方的接口，更不必知道请求是怎么被接收，以及操作是否被执行、何时被执行，以及是怎么被执行的。
• 命令模式使请求本身成为一个对象，这个对象和其他对象一样可以被存储和传递。
• 命令模式的关键在于引入了抽象命令接口，且发送者针对抽象命令接口编程，只有实现了抽象命令接口的具体命令才能与接收者相关联。

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参考书籍及文章
1.《Java与模式》，电子工业出版社，阎宏

2. 《大话设计模式》，清华大学出版社，程杰
3. 《设计模式——可复用面向对象软件的基础》，机械工业出版社，Erich Gamma，Richard Helm，Ralph Johnson，John Vlissides
4. 《Head First 设计模式（中文版）》，中国电力出版社
5. 《图说设计模式》，https://design-patterns.readthedocs.io/zh_CN/latest/index.html