设计模式系列27—命令模式

1 命令模式的定义与特点

在软件开发系统中,常常出现“方法的请求者”与“方法的实现者”之间存在紧密的耦合关系。这不利于软件功能的扩展与维护。例如,想对行为进行“撤销、重做、记录”等处理都很不方便,因此如何将方法的请求者与方法的实现者解耦 ?变得很重要,命令模式能很好地解决这个问题。

在现实生活中,这样的例子也很多,例如,电视机遥控器(命令发送者)通过按钮(具体命令)来遥控电视机(命令接收者),还有计算机键盘上的“功能键”等。

1.1 定义

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。

1.2 结构

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,命令模式包含以下主要角色。

  • 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()。
  • 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。
  • 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。
  • 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。

所谓对命令的封装,说白了,无非就是把一系列的操作写到一个方法中,然后供客户端调用就行了,反映到类图上,只需要一个ConcreteCommand类和Client类就可以完成对命令的封装,即使再进一步,为了增加灵活性,可以再增加一个Command类进行适当地抽象,这个调用者和接收者到底是什么作用呢?

其实大家可以换一个角度去想:假如仅仅是简单地把一些操作封装起来作为一条命令供别人调用,怎么能称为一种模式呢?命令模式作为一种行为类模式,首先要做到低耦合,耦合度低了才能提高灵活性,而加入调用者和接收者两个角色的目的也正是为此。

其结构图如图所示
image.png

2 命令模式的优缺点

2.1 优点

命令模式的主要优点如下:

  • 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。
  • 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。
  • 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。
  • 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。

2.2 缺点

其缺点是:可能产生大量具体命令类。因为针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。

3 命令模式的使用场景

命令模式通常适用于以下场景:

  • 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。
  • 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。
  • 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。
  • 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。

4 命令模式的实现

命令模式的代码如下:

public class CommandPattern
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Command cmd=new ConcreteCommand();
        Invoker ir=new Invoker(cmd);
        System.out.println("客户访问调用者的call()方法...");
        ir.call();
    }
}
//调用者
class Invoker
{
    private Command command;
    public Invoker(Command command)
    {
        this.command=command;
    }
    public void setCommand(Command command)
    {
        this.command=command;
    }
    public void call()
    {
        System.out.println("调用者执行命令command...");
        command.execute();
    }
}
//抽象命令
interface Command
{
    public abstract void execute();
}
//具体命令
class ConcreteCommand implements Command
{
    private Receiver receiver;
    ConcreteCommand()
    {
        receiver=new Receiver();
    }
    public void execute()
    {
        receiver.action();
    }
}
//接收者
class Receiver
{
    public void action()
    {
        System.out.println("接收者的action()方法被调用...");
    }
}

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...

5 命令模式的常见问题

5.1 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,其具体结构图如图所示。
image.png

程序代码如下:

public class CompositeCommandPattern
{
    public static void main(String[] args)
    {
        AbstractCommand cmd1=new ConcreteCommand1();
        AbstractCommand cmd2=new ConcreteCommand2();
        CompositeInvoker ir=new CompositeInvoker();
        ir.add(cmd1);
        ir.add(cmd2);
        System.out.println("客户访问调用者的execute()方法...");
        ir.execute();
    }
}
//抽象命令
interface AbstractCommand
{
    public abstract void execute();
}
//树叶构件: 具体命令1
class ConcreteCommand1 implements AbstractCommand
{
    private CompositeReceiver receiver;
    ConcreteCommand1()
    {
        receiver=new CompositeReceiver();
    }
    public void execute()
    {       
        receiver.action1();
    }
}
//树叶构件: 具体命令2
class ConcreteCommand2 implements AbstractCommand
{
    private CompositeReceiver receiver;
    ConcreteCommand2()
    {
        receiver=new CompositeReceiver();
    }
    public void execute()
    {       
        receiver.action2();
    }
}
//树枝构件: 调用者
class CompositeInvoker implements AbstractCommand
{
    private ArrayList<AbstractCommand> children = new ArrayList<AbstractCommand>();   
    public void add(AbstractCommand c)
    {
        children.add(c);
    }   
    public void remove(AbstractCommand c)
    {
        children.remove(c);
    }   
    public AbstractCommand getChild(int i)
    {
        return children.get(i);
    }   
    public void execute()
    {
        for(Object obj:children)
        {
            ((AbstractCommand)obj).execute();
        }
    }    
}
//接收者
class CompositeReceiver
{
    public void action1()
    {
        System.out.println("接收者的action1()方法被调用...");
    }
    public void action2()
    {
        System.out.println("接收者的action2()方法被调用...");
    }
}

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。

更新时间:2020-09-08 14:26:43

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最后更新:2020-09-08 14:26:43

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