java设计模式－命令模式(Command)

定义

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

命令模式的结构

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隔开，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；接收的一方接收到请求，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、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，从而具有如下的优点：

1. 命令模式使新的命令很容易被加入到系统里。
2. 允许接受请求的一方决定是否要否决请求。
3. 能较容易的设计一个命令队列。
4. 可以容易的实现对请求的撤销和恢复。
5. 在需要的情况下，可以较容易的将命令记入日志。

下面是一个示意性的系统，说明命令模式的结构：

示意性命令模式结构

命令模式涉及到五个角色，他们分别是：

• 客户端角色(Client)：创建一个具体命令ConcreteCommand对象并确定其接收者。
• 命令角色(Command)： 声明一个给所有具体命令类的抽象接口。
• 具体命令角色(ConcreteCommand)：定义一个接收者和行为之间的弱耦合；实现execute()方法，负责调用接收者的相应操作。execute()方法通常叫做执行方法。
• 请求者角色(Invoker)：负责调用命令对象执行请求，相关的方法叫做行动方法。
• 接收者角色(Receiver)：负责具体实施和执行一个请求。任何一个类都可以成为接收者，实施和执行请求的方法叫做行动方法。

示例代码

接收者角色类

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

抽象命令角色类

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

具体命令角色类

public class ConcreteCommand implements Command {
    /**
     * 持有相应的接收者对象
     */
    private Receiver receiver = null;
    /**
     * 构造方法
     * @param receiver
     */
    public ConcreteCommand(Receiver receiver) {
        this.receiver = receiver;
    }
    @Override
    public void execute() {
        //通常会转调接收者的形影方法，让接收者来真正执行功能
        receiver.action();
    }
}

请求者角色类

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

客户端角色类

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //创建接收者
        Receiver receiver = new Receiver();
        //创建命令对象，设定其接收者
        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();
    }
}

AudioPlayer系统

小女孩茱莉(Julia)有一个盒式录音机，此录音机有播音Play、倒带Rewind、停止Stop功能。录音机的键盘便是请求者角色Invoker；茱莉(Julia)是客户端角色Client，而录音机便是接收者角色Receiver。

Command类扮演抽象命令角色，而PlayCommand、StopCommand、RewindCommand便是具体命令类。茱莉(Julia)不需要知道播音、倒带、停止功能是怎么具体执行的，这些命令的执行细节全部由键盘Keypad具体实施。茱莉(Julia)只需要在键盘上按下相应的键就可以了。

录音机是典型的命令模式。录音机按键吧客户端和录音机的操作细节分隔开来。

录音机命令模式的实现结构

示例代码

接收者角色，由录音机类扮演

public class AudioPlayer {
    public void play() {
        System.out.println("播放……");
    }
    public void rewind() {
        System.out.println("倒带……");
    }
    public void stop() {
        System.out.println("停止……");
    }
}

抽象命令角色类

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

具体命令角色类

public class PlayCommand implements Command {
    private AudioPlayer audio;
    public PlayCommand(AudioPlayer audio) {
        this.audio = audio;
    }
    /**
     * 执行方法
     */
    @Override
    public void execute() {
        audio.play();
    }
}

public class RewindCommand implements Command {
    private AudioPlayer audio;
    public RewindCommand(AudioPlayer audio) {
        this.audio = audio;
    }
    /**
     * 执行方法
     */
    @Override
    public void execute() {
        audio.rewind();
    }
}

public class StopCommand implements Command {
    private AudioPlayer audio;
    public StopCommand(AudioPlayer audio) {
        this.audio = audio;
    }
    /**
     * 执行方法
     */
    @Override
    public void execute() {
        audio.stop();
    }
}

请求者角色，由键盘类扮演

public class Keypad {
    private Command playCommand;
    private Command rewindCommand;
    private Command stopCommand;
    public void setPlayCommand(Command playCommand) {
        this.playCommand = playCommand;
    }
    public void setRewindCommand(Command rewindCommand) {
        this.rewindCommand = rewindCommand;
    }
    public void setStopCommand(Command stopCommand) {
        this.stopCommand = stopCommand;
    }
    /**
     * 执行播放方法
     */
    public void play() {
        playCommand.execute();
    }
    /**
     * 执行倒带方法
     */
    public void rewind() {
        rewindCommand.execute();
    }
    /**
     * 执行停止播放的方法
     */
    public void stop() {
        stopCommand.execute();
    }
}

客户端类，由茱莉小女孩扮演

public class Julia {
    public static void main(String[] args) {
        //创建接收者对象
        AudioPlayer audioPlayer = new AudioPlayer();
        //创建命令对象
        Command playCommand = new PlayCommand(audioPlayer);
        Command rewindCommand = new RewindCommand(audioPlayer);
        Command stopCommand = new StopCommand(audioPlayer);
        //创建请求者对象
        Keypad keypad = new Keypad();
        keypad.setPlayCommand(playCommand);
        keypad.setRewindCommand(rewindCommand);
        keypad.setStopCommand(stopCommand);
        //测试
        keypad.play();
        keypad.rewind();
        keypad.stop();
        keypad.play();
        keypad.stop();
    }
}

运行结果如下：

播放……
倒带……
停止……
播放……
停止……

宏命令

所谓宏命令简单点就是包含多个命令的命令，是一个命令的组合。

设想茱莉的录音机有一个记录功能，可以把一个一个的命令记录下来，再在任何需要的时候重新把这些记录下来的命令一次性执行，这就是所谓的宏命令集功能。因此，茱莉的录音机系统现在有四个键，分别为播音、倒带、停止和宏命令功能。此时系统的设计和前面的设计相比有所增强，主要体现在Julia类有了一个新方法，用以操作宏命令键。

增强的录音机功能实现

示例代码

系统需要一个代表宏命令的接口，以定义出具体宏命令所需要的接口

public interface MacroCommand extends Command {
    /**
     * 宏命令集的管理方法
     * 可以添加一个成员命令
     * @param command
     */
    public void add(Command command);
    /**
     * 宏命令集的管理方法
     * 可以移除一个成员命令
     * @param command
     */
    public void remove(Command command);
}

具体的宏命令MacroAudioCommand类负责把单个的命令合成宏命令

public class MacroAudioCommand implements MacroCommand {
    private List<Command> commandList = new ArrayList<>();
    /**
     * 执行方法
     */
    @Override
    public void execute() {
        System.out.println("---自动回放保存的命令---");
        for (Command command : commandList) {
            command.execute();
        }
        System.out.println("---宏命令集回放完成---");
    }

    /**
     * 宏命令集管理方法
     */
    @Override
    public void add(Command command) {
        commandList.add(command);
    }

    /**
     * 宏命令集管理方法
     */
    @Override
    public void remove(Command command) {
        commandList.remove(command);
    }
}

客户端类Julia

public class Julia {
    public static void main(String[] args) {
        //创建接收者对象
        AudioPlayer audioPlayer = new AudioPlayer();
        //创建命令对象
        Command playCommand = new PlayCommand(audioPlayer);
        Command rewindCommand = new RewindCommand(audioPlayer);
        Command stopCommand = new StopCommand(audioPlayer);
        
        //创建宏命令对象
        MacroCommand macroCommand = new MacroAudioCommand();
        //记录操作命令
        macroCommand.add(playCommand);
        macroCommand.add(rewindCommand);
        macroCommand.add(stopCommand);
        macroCommand.add(playCommand);
        macroCommand.add(stopCommand);
        //执行宏命令
        macroCommand.execute();
    }
}

执行结果如下：

---自动回放保存的命令---
播放……
倒带……
停止……
播放……
停止……
---宏命令集回放完成---

命令模式的优点

• 更松散的耦合
  命令模式是的发起命令的对象——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，可以动态的对它进行参数化、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的组合成复合命令，也就是宏命令，从而是系统操作更简单，功能更强大。
• 更好的拓展性
  由于发起命令的对象和具体的实现完全解耦，因此拓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。

参考

《JAVA与模式》之命令模式