Java设计模式——命令模式（详解版）

命令模式的定义与特点

命令（Command）模式的定义如下：将一个请求封装为一个对象，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行储存、传递、调用、增加与管理。

命令模式的主要优点如下。

1. 降低系统的耦合度。命令模式能将调用操作的对象与实现该操作的对象解耦。
2. 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，它满足“开闭原则”，对扩展比较灵活。
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。

其缺点是：可能产生大量具体命令类。因为计对每一个具体操作都需要设计一个具体命令类，这将增加系统的复杂性。

命令模式的结构与实现

可以将系统中的相关操作抽象成命令，使调用者与实现者相关分离，其结构如下。

1. 模式的结构

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. 具体命令角色（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。

其结构图如图 1 所示。
 

图1 命令模式的结构图

2. 模式的实现

命令模式的代码如下：

1. package command;
2. public class CommandPattern
3. {
4. public static void main(String[] args)
5. {
6. Command cmd=new ConcreteCommand();
7. Invoker ir=new Invoker(cmd);
8. System.out.println("客户访问调用者的call()方法...");
9. ir.call();
10. }
11. }
12. //调用者
13. class Invoker
14. {
15. private Command command;
16. public Invoker(Command command)
17. {
18. this.command=command;
19. }
20. public void setCommand(Command command)
21. {
22. this.command=command;
23. }
24. public void call()
25. {
26. System.out.println("调用者执行命令command...");
27. command.execute();
28. }
29. }
30. //抽象命令
31. interface Command
32. {
33. public abstract void execute();
34. }
35. //具体命令
36. class ConcreteCommand implements Command
37. {
38. private Receiver receiver;
39. ConcreteCommand()
40. {
41. receiver=new Receiver();
42. }
43. public void execute()
44. {
45. receiver.action();
46. }
47. }
48. //接收者
49. class Receiver
50. {
51. public void action()
52. {
53. System.out.println("接收者的action()方法被调用...");
54. }
55. }

程序的运行结果如下：

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

命令模式的应用实例

【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“调用者”，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）、馄蚀厨师（HunTunChef）和河粉厨师（HeFenChef），他们是命令的接收者，由于本实例要显示厨师做菜的效果图（点此下载要显示的效果图），所以把每个厨师类定义为 JFrame 的子类；最后，定义服务员类（Waiter），它接收客户的做菜请求，并发出做菜的命令。客户类是通过服务员类来点菜的，图 2 所示是其结构图。
 

图2 客户在餐馆吃早餐的结构图

程序代码如下：

1. package command;
2. import javax.swing.*;
3. public class CookingCommand
4. {
5. public static void main(String[] args)
6. {
7. Breakfast food1=new ChangFen();
8. Breakfast food2=new HunTun();
9. Breakfast food3=new HeFen();
10. Waiter fwy=new Waiter();
11. fwy.setChangFen(food1);//设置肠粉菜单
12. fwy.setHunTun(food2); //设置河粉菜单
13. fwy.setHeFen(food3); //设置馄饨菜单
14. fwy.chooseChangFen(); //选择肠粉
15. fwy.chooseHeFen(); //选择河粉
16. fwy.chooseHunTun(); //选择馄饨
17. }
18. }
19. //调用者：服务员
20. class Waiter
21. {
22. private Breakfast changFen,hunTun,heFen;
23. public void setChangFen(Breakfast f)
24. {
25. changFen=f;
26. }
27. public void setHunTun(Breakfast f)
28. {
29. hunTun=f;
30. }
31. public void setHeFen(Breakfast f)
32. {
33. heFen=f;
34. }
35. public void chooseChangFen()
36. {
37. changFen.cooking();
38. }
39. public void chooseHunTun()
40. {
41. hunTun.cooking();
42. }
43. public void chooseHeFen()
44. {
45. heFen.cooking();
46. }
47. }
48. //抽象命令：早餐
49. interface Breakfast
50. {
51. public abstract void cooking();
52. }
53. //具体命令：肠粉
54. class ChangFen implements Breakfast
55. {
56. private ChangFenChef receiver;
57. ChangFen()
58. {
59. receiver=new ChangFenChef();
60. }
61. public void cooking()
62. {
63. receiver.cooking();
64. }
65. }
66. //具体命令：馄饨
67. class HunTun implements Breakfast
68. {
69. private HunTunChef receiver;
70. HunTun()
71. {
72. receiver=new HunTunChef();
73. }
74. public void cooking()
75. {
76. receiver.cooking();
77. }
78. }
79. //具体命令：河粉
80. class HeFen implements Breakfast
81. {
82. private HeFenChef receiver;
83. HeFen()
84. {
85. receiver=new HeFenChef();
86. }
87. public void cooking()
88. {
89. receiver.cooking();
90. }
91. }
92. //接收者：肠粉厨师
93. class ChangFenChef extends JFrame
94. {
95. private static final long serialVersionUID = 1L;
96. JLabel l=new JLabel();
97. ChangFenChef()
98. {
99. super("煮肠粉");
100. l.setIcon(new ImageIcon("src/command/ChangFen.jpg"));
101. this.add(l);
102. this.setLocation(30, 30);
103. this.pack();
104. this.setResizable(false);
105. this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
106. }
107. public void cooking()
108. {
109. this.setVisible(true);
110. }
111. }
112. //接收者：馄饨厨师
113. class HunTunChef extends JFrame
114. {
115. private static final long serialVersionUID=1L;
116. JLabel l=new JLabel();
117. HunTunChef()
118. {
119. super("煮馄饨");
120. l.setIcon(new ImageIcon("src/command/HunTun.jpg"));
121. this.add(l);
122. this.setLocation(350, 50);
123. this.pack();
124. this.setResizable(false);
125. this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
126. }
127. public void cooking()
128. {
129. this.setVisible(true);
130. }
131. }
132. //接收者：河粉厨师
133. class HeFenChef extends JFrame
134. {
135. private static final long serialVersionUID=1L;
136. JLabel l=new JLabel();
137. HeFenChef()
138. {
139. super("煮河粉");
140. l.setIcon(new ImageIcon("src/command/HeFen.jpg"));
141. this.add(l);
142. this.setLocation(200, 280);
143. this.pack();
144. this.setResizable(false);
145. this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
146. }
147. public void cooking()
148. {
149. this.setVisible(true);
150. }
151. }

程序的运行结果如图 2 所示。
 

图2 客户在餐馆吃早餐的运行结果

命令模式的应用场景

命令模式通常适用于以下场景。

1. 当系统需要将请求调用者与请求接收者解耦时，命令模式使得调用者和接收者不直接交互。
2. 当系统需要随机请求命令或经常增加或删除命令时，命令模式比较方便实现这些功能。
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。

命令模式的扩展

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，其具体结构图如图 3 所示。
 

图3 组合命令模式的结构图

程序代码如下：

1. package command;
2. import java.util.ArrayList;
3. public class CompositeCommandPattern
4. {
5. public static void main(String[] args)
6. {
7. AbstractCommand cmd1=new ConcreteCommand1();
8. AbstractCommand cmd2=new ConcreteCommand2();
9. CompositeInvoker ir=new CompositeInvoker();
10. ir.add(cmd1);
11. ir.add(cmd2);
12. System.out.println("客户访问调用者的execute()方法...");
13. ir.execute();
14. }
15. }
16. //抽象命令
17. interface AbstractCommand
18. {
19. public abstract void execute();
20. }
21. //树叶构件: 具体命令1
22. class ConcreteCommand1 implements AbstractCommand
23. {
24. private CompositeReceiver receiver;
25. ConcreteCommand1()
26. {
27. receiver=new CompositeReceiver();
28. }
29. public void execute()
30. {
31. receiver.action1();
32. }
33. }
34. //树叶构件: 具体命令2
35. class ConcreteCommand2 implements AbstractCommand
36. {
37. private CompositeReceiver receiver;
38. ConcreteCommand2()
39. {
40. receiver=new CompositeReceiver();
41. }
42. public void execute()
43. {
44. receiver.action2();
45. }
46. }
47. //树枝构件: 调用者
48. class CompositeInvoker implements AbstractCommand
49. {
50. private ArrayList children = new ArrayList();
51. public void add(AbstractCommand c)
52. {
53. children.add(c);
54. }
55. public void remove(AbstractCommand c)
56. {
57. children.remove(c);
58. }
59. public AbstractCommand getChild(int i)
60. {
61. return children.get(i);
62. }
63. public void execute()
64. {
65. for(Object obj:children)
66. {
67. ((AbstractCommand)obj).execute();
68. }
69. }
70. }
71. //接收者
72. class CompositeReceiver
73. {
74. public void action1()
75. {
76. System.out.println("接收者的action1()方法被调用...");
77. }
78. public void action2()
79. {
80. System.out.println("接收者的action2()方法被调用...");
81. }
82. }

程序的运行结果如下：

客户访问调用者的execute()方法...
接收者的action1()方法被调用...
接收者的action2()方法被调用...

当然，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，这将在后面介绍。