设计模式(十五)——命令模式(Command Pattern)
命令模式(Command Pattern)
基本介绍
- 命令模式:将一一个请求封装为一一个对象，从而使我们可用不同的请求对客户进行参数化;对请求排队或者记录请求日志,以及支持可撤销的操作。也称之为:动作Action模式、事务transaction模式。
- 命名模式使得请求发送者与请求接收者消除彼此之间的耦合，让对象之间的调用关系更加灵活，实现解耦。
- 在命名模式中，会将一个请求封装为一个对象，以便使用不同参数来表示不同的请求(即命名)，同时命令模式也支持可撤销的操作。
- 通俗易懂的理解：将军发布命令，士兵去执行。其中有几个角色：将军（命令发布者）、士兵（命令的具体执行者）、命令(连接将军和士兵)。
什么时候使用命令模式
命令模式（Command Pattern）：在软件设计中，我们经常需要向某些对象发送请求，但是并不知道请求的接收者是谁，也不知道被请求的操作是哪个，我们只需在程序运行时指定具体的请求接收者即可，此时，可以使用命令模式来进行设计
命令模式的UML类图
角色分析
Command抽象命令类
命令角色，需要执行的所有命令都在这里，可以是接口或抽象类
ConcreteCommand具体命令类
将一个接受者对象与一个动作绑定，调用接受者相应的操作，实现 execute
Invoker调用者/请求者
请求的发送者,它通过命令对象来执行请求。一个调用者并不需要在设计时确定其接收者,因此它只与抽象命令类之间存在关联。在程序运行时，将调用命令对象的execute() ,间接调用接收者的相关操作。
Receiver接收者(命令的真正的执行者)
接收者执行与请求相关的操作，具体实现对请求的业务处理。（未抽象前,实际执行操作内容的对象）。
Client客户类
在客户类中需要创建调用者对象、具体命令类对象,在创建具体命令对象时指定对应的接收者。发送者和接收者之间没有直接关系,都通过命令象间接调用。
代码实现
Command抽象命令类
public interface Command {
/**
* 这个方法是一个返回结果为空的方法。
* 实际项目中，可以根据需求设计多个不同的方法
*/
void execute();
//这里也可以定义撤销方法，使得命令模式更加严谨
}
ConcreteCommand具体命令类
聚合命令的真正的执行者（可以在命令真正执行前或后，执行相关的处理）
class ConcreteCommand implements Command {
//聚合命令的真正的执行者
private Receiver receiver;
public ConcreteCommand(Receiver receiver) {
this.receiver = receiver;
}
@Override
public void execute() {
//这里也可以在命令真正执行前或后，执行相关的处理！
receiver.action();
}
}
Receiver接收者(命令的真正的执行者)
public class Receiver {
public void action(){
System.out.println("Receiver.action()");
}
}
Invoker调用者/请求者
public class Invoke {
//也可以通过容器List容纳很多命令对象，进行批处理。数据库底层的事务管理就是类似的结构！
private Command command;
public Invoke(Command command) {
super();
this.command = command;
}
//业务方法 ，用于调用命令类的方法
public void call(){
command.execute();
}
}
Client客户类
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Command c = new ConcreteCommand(new Receiver());
Invoke i = new Invoke(c);
i.call();
//传统的实现方式
// new Receiver().action();
}
}
结果
Receiver.action()
开发中常见的场景：
- Struts2中，action的整个调用过程中就有命令模式。
- 数据库事务机制的底层实现
- 命令的撤销和恢复
- Spring 框架的 JdbcTemplate 使用到了命令模式
实例分析
智能生活项目
- 现有一套智能家电，有照明灯、风扇、冰箱、洗衣机。只要在手机上安装 app 就可以控制对这些家电工作。
- 这些智能家电来自不同的厂家，我们不想针对每一种家电都安装一个 App，分别控制，我们希望只要一个 app就可以控制全部智能家电。
- 要实现一个 app 控制所有智能家电的需要，则每个智能家电厂家都要提供一个统一的接口给 app 调用，这时 就可以考虑使用命令模式。
- 命令模式可将“动作的请求者”从“动作的执行者”对象中解耦出来.
- 在我们的例子中，动作的请求者是手机 app，动作的执行者是每个厂商的一个家电产品。
命令模式实现智能生活项目
UML类图
代码实现
抽象命令接口
//创建命令接口
public interface Command {
//执行动作(操作)
void execute();
//撤销动作(操作)
void undo();
}
现在实现两个开关分别是电视开关和灯开关
命令接收者（实际执行者）
灯命令接收者
public class LightReceiver {
public void on() {
System.out.println(" 电灯打开了.. ");
}
public void off() {
System.out.println(" 电灯关闭了.. ");
}
}
电视命令接收者
public class TVReceiver {
public void on() {
System.out.println(" 电视机打开了.. ");
}
public void off() {
System.out.println(" 电视机关闭了.. ");
}
}
具体命令类
灯开关命令
public class LightOnCommand implements Command {
//聚合LightReceiver
LightReceiver light;
//构造器
public LightOnCommand(LightReceiver light) {
super();
this.light = light;
}
@Override
public void execute() {
//调用接收者的方法
light.on();
}
@Override
public void undo() {
//调用接收者的方法
light.off();
}
}
public class LightOffCommand implements Command {
// 聚合LightReceiver
LightReceiver light;
// 构造器
public LightOffCommand(LightReceiver light) {
super();
this.light = light;
}
@Override
public void execute() {
light.off();
}
@Override
public void undo() {
light.on();
}
}
电视机开关命令
public class TVOnCommand implements Command {
// 聚合TVReceiver
TVReceiver tv;
// 构造器
public TVOnCommand(TVReceiver tv) {
super();
this.tv = tv;
}
@Override
public void execute() {
// 调用接收者的方法
tv.on();
}
@Override
public void undo() {
// 调用接收者的方法
tv.off();
}
}
public class TVOffCommand implements Command {
TVReceiver tv;
public TVOffCommand(TVReceiver tv) {
super();
this.tv = tv;
}
@Override
public void execute() {
tv.off();
}
@Override
public void undo() {
tv.on();
}
}
空命令
按钮初始化的时候，直接初始化空命令的按钮，之后使用，只需要设置按钮的状态即可。
空命令也是一种设计模式，它为我们省去了判空的操作。在上面的实例中，如果没有用空命令，我们每按下一个按键都要判空，这给我们编码带来一定的麻烦。
public class NoCommand implements Command {
@Override
public void execute() {
}
@Override
public void undo() {
}
}
调用者/请求命令者
遥控器
public class RemoteController {
// 开 按钮的命令数组
Command[] onCommands;
Command[] offCommands;
// 执行撤销的命令
Command undoCommand;
// 构造器，完成对按钮初始化
public RemoteController() {
onCommands = new Command[5];
offCommands = new Command[5];
for (int i = 0; i < 5; i++) {
onCommands[i] = new NoCommand();
offCommands[i] = new NoCommand();
}
}
// 给我们的按钮设置你需要的命令
public void setCommand(int no, Command onCommand, Command offCommand) {
onCommands[no] = onCommand;
offCommands[no] = offCommand;
}
// 按下开按钮
public void onButtonWasPushed(int no) { // no 0
// 找到你按下的开的按钮， 并调用对应方法
onCommands[no].execute();
// 记录这次的操作，用于撤销
undoCommand = onCommands[no];
}
// 按下开按钮
public void offButtonWasPushed(int no) { // no 0
// 找到你按下的关的按钮， 并调用对应方法
offCommands[no].execute();
// 记录这次的操作，用于撤销
undoCommand = offCommands[no];
}
// 按下撤销按钮
public void undoButtonWasPushed() {
undoCommand.undo();
}
}
客户端调用
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//使用命令设计模式，完成通过遥控器，对电灯的操作
System.out.println("=========使用遥控器操作电视机==========");
//创建电灯的对象(接受者)
LightReceiver lightReceiver = new LightReceiver();
//创建电灯相关的开关命令
LightOnCommand lightOnCommand = new LightOnCommand(lightReceiver);
LightOffCommand lightOffCommand = new LightOffCommand(lightReceiver);
//需要一个遥控器
RemoteController remoteController = new RemoteController();
//给我们的遥控器设置命令, 比如 no = 0 是电灯的开和关的操作
remoteController.setCommand(0, lightOnCommand, lightOffCommand);
System.out.println("--------按下灯的开按钮-----------");
remoteController.onButtonWasPushed(0);
System.out.println("--------按下灯的关按钮-----------");
remoteController.offButtonWasPushed(0);
System.out.println("--------按下撤销按钮-----------");
remoteController.undoButtonWasPushed();
System.out.println("=========使用遥控器操作电视机==========");
TVReceiver tvReceiver = new TVReceiver();
TVOffCommand tvOffCommand = new TVOffCommand(tvReceiver);
TVOnCommand tvOnCommand = new TVOnCommand(tvReceiver);
//给我们的遥控器设置命令, 比如 no = 1 是电视机的开和关的操作
remoteController.setCommand(1, tvOnCommand, tvOffCommand);
System.out.println("--------按下电视机的开按钮-----------");
remoteController.onButtonWasPushed(1);
System.out.println("--------按下电视机的关按钮-----------");
remoteController.offButtonWasPushed(1);
System.out.println("--------按下撤销按钮-----------");
remoteController.undoButtonWasPushed();
}
}
结果
=========使用遥控器操作电视机==========
--------按下灯的开按钮-----------
电灯打开了..
--------按下灯的关按钮-----------
电灯关闭了..
--------按下撤销按钮-----------
电灯打开了..
=========使用遥控器操作电视机==========
--------按下电视机的开按钮-----------
电视机打开了..
--------按下电视机的关按钮-----------
电视机关闭了..
--------按下撤销按钮-----------
电视机打开了..
命令模式的注意事项和细节
空命令也是一种设计模式，它为我们省去了判空的操作。在上面的实例中，如果没有用空命令，我们每按下一个按键都要判空，这给我们编码带来一定的麻烦。
优点
- 将发起请求的对象与执行请求的对象解耦。发起请求的对象是调用者，调用者只要调用命令对象的 execute()方法就可以让接收者工作，而不必知道具体的接收者对象是谁、是如何实现的，命令对象会负责让接收者执行请求的动作，也就是说：”请求发起者”和“请求执行者”之间的解耦是通过命令对象实现的，命令对象起到了纽带桥梁的作用。
- 容易设计一个命令队列。只要把命令对象放到列队，就可以多线程的执行命令
- 容易实现对请求的撤销和重做
缺点
- 命令模式不足：可能导致某些系统有过多的具体命令类，增加了系统的复杂度，这点在在使用的时候要注意
- 命令模式经典的应用场景：界面的一个按钮都是一条命令、模拟 CMD（DOS 命令）订单的撤销/恢复、触发- 反馈机制