设计模式14---设计模式之命令模式（Command）（行为型）

1.场景模拟 

请用软件模拟开机过程
按下启动按钮
然后电源供电
主板开始加电自检
BIOS依次寻找其他设备的BIOS并且让他们初始化自检
开始检测CPU，内存，光盘，硬盘，光驱，串口，并口，软驱即插即用设备
进入系统引导


上面的过程可以抽象为如下：
客户端只是想要发出命令或者请求，不关心请求的真正接受者是谁，也不关心具体如何实现，而且同一个请求的动作可以有不同的请求内容，当然具体的处理功能也不一样。请问如何实现呢？

2.使用命令模式来解决问题

2.1命令模式定义

将一个请求封装为一个对象，从而是你可以用不同的请求对客户进行参数化，队请求排队或者请求日志，以及支持可撤销的操作。

2.2命令模式的结构图

在命令模式中，会定义一个命令的接口，用来约束所有的命令对象，然后提供具体的命令实现，每个命令实现对象是对客户端某个请求的封装，对应于机箱上的按钮，一个机箱上可以有很多按钮，也就相当于会有多个具体的命令实现对象。在命令模式中，命令对象并不知道如何处理命令，会有相应的接受者对象来真正执行命令。

 

3.命令模式示例代码详解

3.1命令接口，声明执行的操作

package demo12.command.example1;
/**
 * 命令接口，声明执行的操作
 */
public interface Command {
	/**
	 * 执行命令对应的操作
	 */
	public void execute();
}

3.2具体的命令实现对象

package demo12.command.example1;
/**
 * 具体的命令实现对象
 */
public class ConcreteCommand implements Command {
	/**
	 * 持有相应的接受者对象
	 */
	private Receiver receiver = null;
	/**
	 * 示意，命令对象可以有自己的状态
	 */
	private String state;
	/**
	 * 构造方法，传入相应的接受者对象
	 * @param receiver 相应的接受者对象
	 */
	public ConcreteCommand(Receiver receiver){
		this.receiver = receiver;
	}
	
	public void execute() {
		//通常会转调接受者对象的相应方法，让接受者来真正执行功能
		receiver.action();
	}
}

3.3接收者对象

package demo12.command.example1;
/**
 * 接收者对象
 */
public class Receiver {
	/**
	 * 示意方法，真正执行命令相应的操作
	 */
	public void action(){
		//真正执行命令操作的功能代码
	}
}

3.4调用者对象

package demo12.command.example1;
/**
 * 调用者
 */
public class Invoker {
	/**
	 * 持有命令对象
	 */
	private Command command = null;
	/**
	 * 设置调用者持有的命令对象
	 * @param command 命令对象
	 */
	public void setCommand(Command command) {
		this.command = command;
	}
	/**
	 * 示意方法，要求命令执行请求
	 */
	public void runCommand() {
		//调用命令对象的执行方法
		command.execute();
	}
}

3.5客户端使用

package demo12.command.example1;


public class Client {
	/**
	 * 示意，负责创建命令对象，并设定它的接受者
	 */
	public void assemble() {
		// 创建接受者
		Receiver receiver = new Receiver();
		// 创建命令对象，设定它的接收者
		Command command = new ConcreteCommand(receiver);
		// 创建Invoker，把命令对象设置进去
		Invoker invoker = new Invoker();
		invoker.setCommand(command);
	}
}

4.使用命令模式来实现场景中的问题

4.1代码示例结构图

机箱上的按钮就相当于命令对象
机箱相当于调用者
主板相当于接受者对象
命令对象持有一个接受者对象，相当于给机箱的按钮连了一根连接线
当机箱上的按钮被按下的时候，机箱就把这个命令通过连接线发送出去。
 

4.2定义主板接口

package demo12.command.example2;
/**
 * 主板的接口
 */
public interface MainBoardApi {
	/**
	 * 主板具有能开机的功能
	 */
	public void open();
}

4.3技嘉主板

package demo12.command.example2;
/**
 * 技嘉主板类，开机命令的真正实现者，在Command模式中充当Receiver
 */
public class GigaMainBoard implements MainBoardApi{
	/**
	 * 真正的开机命令的实现
	 */
	public void open(){
		System.out.println("技嘉主板现在正在开机，请等候");
		System.out.println("接通电源......");
		System.out.println("设备检查......");
		System.out.println("装载系统......");
		System.out.println("机器正常运转起来......");
		System.out.println("机器已经正常打开，请操作");
	}
}

4.4命令接口

package demo12.command.example2;
/**
 * 命令接口，声明执行的操作
 */
public interface Command {
	/**
	 * 执行命令对应的操作
	 */
	public void execute();
}

4.5命令的具体实现

package demo12.command.example2;
/**
 * 开机命令的实现，实现Command接口，
 * 持有开机命令的真正实现，通过调用接收者的方法来实现命令
 */
public class OpenCommand implements Command{
	/**
	 * 持有真正实现命令的接收者——主板对象
	 */
	private MainBoardApi mainBoard = null;
	/**
	 * 构造方法，传入主板对象
	 * @param mainBoard 主板对象
	 */
	public OpenCommand(MainBoardApi mainBoard) {
		this.mainBoard = mainBoard;
	}
	
	public void execute() {
		//对于命令对象，根本不知道如何开机，会转调主板对象
		//让主板去完成开机的功能
		this.mainBoard.open();
	}
}

4.6提供机箱

package demo12.command.example2;
/**
 * 机箱对象，本身有按钮，持有按钮对应的命令对象
 */
public class Box {
	/**
	 * 开机命令对象
	 */
	private Command openCommand;
	/**
	 * 设置开机命令对象
	 * @param command 开机命令对象
	 */
	public void setOpenCommand(Command command){
		this.openCommand = command;
	}
	/**
	 * 提供给客户使用，接受并相应用户请求，相当于按钮被按下触发的方法
	 */
	public void openButtonPressed(){
		//按下按钮，执行命令
		openCommand.execute();
	}
}

4.7客户端使用

package demo12.command.example2;


public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		//1：把命令和真正的实现组合起来，相当于在组装机器，
		//把机箱上按钮的连接线插接到主板上。
		MainBoardApi mainBoard = new GigaMainBoard();
		OpenCommand openCommand = new OpenCommand(mainBoard);
		//2：为机箱上的按钮设置对应的命令，让按钮知道该干什么
		Box box = new Box();
		box.setOpenCommand(openCommand);
		
		//3：然后模拟按下机箱上的按钮
		box.openButtonPressed();
	}
}

5.命令模式讲解

5.1命令模式的关键

就是把请求也封装为对象
命令模式中通常会有一个命令的组装者，用它来维护虚实现和真实实现之间的关系。
并且发起请求的对象和真正实现的对象是解耦的。

5.2命令模式的调用顺序图如下

 

6.命令的参数化配置

可以用不同的命令对象，去参数化配置客户的请求。
实际上也很简单，举个例子：比如添加一个重启功能。
那么就在MainBoardApi上添加一个reset()函数即可，然后再重新写一个ResetCommand实现Command，当然box中也要添加一个重启的函数resetButtonPressed()就行啦。那么客户端调用就如下

package demo12.command.example3;


public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		//1：把命令和真正的实现组合起来，相当于在组装机器，
		//把机箱上按钮的连接线插接到主板上。
		MainBoardApi mainBoard = new GigaMainBoard();
		//创建开机命令
		OpenCommand openCommand = new OpenCommand(mainBoard);
		//创建重启机器的命令
		ResetCommand resetCommand = new ResetCommand(mainBoard);
		
		//2：为机箱上的按钮设置对应的命令，让按钮知道该干什么
		Box box = new Box();
		//先正确配置，就是开机按钮对开机命令，重启按钮对重启命令
		box.setOpenCommand(openCommand);
		box.setResetCommand(resetCommand);
		
		//3：然后模拟按下机箱上的按钮
		System.out.println("正确配置下------------------------->");
		System.out.println(">>>按下开机按钮：>>>");
		box.openButtonPressed();
		System.out.println(">>>按下重启按钮：>>>");
		box.resetButtonPressed();
		
		//然后来错误配置一回，反正是进行参数化配置
		//就是开机按钮对重启命令，重启按钮对开机命令
		box.setOpenCommand(resetCommand);
		box.setResetCommand(openCommand);
		//4：然后还是来模拟按下机箱上的按钮
		System.out.println("错误配置下------------------------->");
		System.out.println(">>>按下开机按钮：>>>");
		box.openButtonPressed();
		System.out.println(">>>按下重启按钮：>>>");
		box.resetButtonPressed();
	}
}

7.可撤销的操作（重点）

可撤销操作的意思就是：放弃该操作，回到未执行该操作的状态。
有两种基本思路：
1.补尝试，又称反操作式。
打开关闭   加减
2.存储恢复式
把操作前得状态记录下来。

8.补尝试，又称反操作式（以计算器为例）

8.1操作运算接口（相当于主板接口）

package demo12.command.example4;
/**
 * 操作运算的接口
 */
public interface OperationApi {
	/**
	 * 获取计算完成后的结果
	 * @return 计算完成后的结果
	 */
	public int getResult();
	/**
	 * 设置计算开始的初始值
	 * @param result 计算开始的初始值
	 */
	public void setResult(int result);
	/**
	 * 执行加法
	 * @param num 需要加的数
	 */
	public void add(int num);
	/**
	 * 执行减法
	 * @param num 需要减的数
	 */
	public void substract(int num);
}

8.2操作运算真实实现类（相当于主板）

package demo12.command.example4;
/**
 * 运算类，真正实现加减法运算
 */
public class Operation implements OperationApi{
	/**
	 * 记录运算的结果
	 */
	private int result;
	public int getResult() {
		return result;
	}
	public void setResult(int result) {
		this.result = result;
	}
	
	public void add(int num){
		//实现加法功能
		result += num;
	}
	public void substract(int num){
		//实现减法功能
		result -= num;
	}
}

8.3抽象命令接口

package demo12.command.example4;
/**
 * 命令接口，声明执行的操作，支持可撤销操作
 */
public interface Command {
	/**
	 * 执行命令对应的操作
	 */
	public void execute();
	/**
	 * 执行撤销命令对应的操作
	 */
	public void undo();
}

8.4真实实现命令类（加命令和减命令）

package demo12.command.example4;
/**
 * 具体的加法命令实现对象
 */
public class AddCommand implements Command{
	/**
	 * 持有具体执行计算的对象
	 */
	private OperationApi operation = null;
	/**
	 * 操作的数据，也就是要加上的数据
	 */
	private int opeNum;
	/**
	 * 构造方法，传入具体执行计算的对象
	 * @param operation 具体执行计算的对象
	 * @param opeNum 要加上的数据
	 */
	public AddCommand(OperationApi operation,int opeNum){
		this.operation = operation;
		this.opeNum = opeNum;
	}
	
	public void execute() {
		//转调接收者去真正执行功能，这个命令是做加法
		this.operation.add(opeNum);
	}
	
	public void undo() {
		//转调接收者去真正执行功能
		//命令本身是做加法，那么撤销的时候就是做减法了
		this.operation.substract(opeNum);
	}
}


package demo12.command.example4;
/**
 * 具体的减法命令实现对象
 */
public class SubstractCommand implements Command{
	/**
	 * 持有具体执行计算的对象
	 */
	private OperationApi operation = null;
	/**
	 * 操作的数据，也就是要减去的数据
	 */
	private int opeNum;
	/**
	 * 构造方法，传入具体执行计算的对象
	 * @param operation 具体执行计算的对象
	 * @param opeNum 要减去的数据
	 */
	public SubstractCommand(OperationApi operation,int opeNum){
		this.operation = operation;
		this.opeNum = opeNum;
	}	
	
	public void execute() {
		//转调接收者去真正执行功能，这个命令是做减法
		this.operation.substract(opeNum);
	}
	
	public void undo() {
		//转调接收者去真正执行功能
		//命令本身是做减法，那么撤销的时候就是做加法了
		this.operation.add(opeNum);
	}
}

8.5计算器类（相当于机箱）

package demo12.command.example4;
import java.util.*;
/**
 * 计算器类，计算器上有加法按钮、减法按钮，还有撤销和恢复的按钮
 */
public class Calculator {
	/**
	 * 命令的操作的历史记录，在撤销时候用
	 */
	private List<Command> undoCmds = new ArrayList<Command>();
	/**
	 * 命令被撤销的历史记录，在恢复时候用
	 */
	private List<Command> redoCmds = new ArrayList<Command>();
	
	private Command addCmd = null;
	private Command substractCmd = null;
	public void setAddCmd(Command addCmd) {
		this.addCmd = addCmd;
	}
	public void setSubstractCmd(Command substractCmd) {
		this.substractCmd = substractCmd;
	}	
	public void addPressed(){
		this.addCmd.execute();
		//把操作记录到历史记录里面
		undoCmds.add(this.addCmd);
	}
	public void substractPressed(){
		this.substractCmd.execute();
		//把操作记录到历史记录里面
		undoCmds.add(this.substractCmd);
	}
	public void undoPressed(){
		if(this.undoCmds.size()>0){
			//取出最后一个命令来撤销
			Command cmd = this.undoCmds.get(this.undoCmds.size()-1);
			cmd.undo();
			//如果还有恢复的功能，那就把这个命令记录到恢复的历史记录里面
			this.redoCmds.add(cmd );
			//然后把最后一个命令删除掉，
			this.undoCmds.remove(cmd);
		}else{
			System.out.println("很抱歉，没有可撤销的命令");
		}
	}
	public void redoPressed(){
		if(this.redoCmds.size()>0){
			//取出最后一个命令来重做
			Command cmd = this.redoCmds.get(this.redoCmds.size()-1);
			cmd.execute();		
			//把这个命令记录到可撤销的历史记录里面
			this.undoCmds.add(cmd);
			//然后把最后一个命令删除掉
			this.redoCmds.remove(cmd);
		}else{
			System.out.println("很抱歉，没有可恢复的命令");
		}
	}
}

8.6客户端使用

package demo12.command.example4;


public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		//1：组装命令和接收者
		//创建接收者
		OperationApi operation = new Operation();
		//创建命令对象，并组装命令和接收者
		AddCommand addCmd = new AddCommand(operation,5);
		SubstractCommand substractCmd = new SubstractCommand(operation,3);
		
		//2：把命令设置到持有者，就是计算器里面
		Calculator calculator = new Calculator();
		calculator.setAddCmd(addCmd);
		calculator.setSubstractCmd(substractCmd);
		
		//3:模拟按下按钮，测试一下
		calculator.addPressed();
		System.out.println("一次加法运算后的结果为："+operation.getResult());
		calculator.substractPressed();
		System.out.println("一次减法运算后的结果为："+operation.getResult());
		
		//测试撤消
		calculator.undoPressed();
		System.out.println("撤销一次后的结果为："+operation.getResult());
		calculator.undoPressed();
		System.out.println("再撤销一次后的结果为："+operation.getResult());
		
		//测试恢复
		calculator.redoPressed();
		System.out.println("恢复操作一次后的结果为："+operation.getResult());
		calculator.redoPressed();
		System.out.println("再恢复操作一次后的结果为："+operation.getResult());
	}
}

9.存储恢复式

先说几个概念：
宏命令：多个命令的集合的命令
队列请求：就是对命令对象进行排队，组成工作队列，然后依次取出命令对象来执行。
存储恢复式的要点就在于将请求队列日志化，具体的案例我没有理解的很清楚， 以后遇到合适的例子再重新补充。

10.思考命令模式

10.1命令模式本质：

封装请求

10.2什么时候选用

需要抽象出需要执行的动作，并参数化这些对象
需要在不同时刻指定排列和执行请求
需要支持取消操作
当支持系统崩溃时，能将系统的操作功能重新执行一遍