将请求封装成对象,分离命令接收者和发起者之间的耦合。
主要目的是解耦,分三个对象:
- 发起者:发出调用命令即可,具体如何执行、谁执行并不关心。
- 接受者:有对应的接口处理不同的命令,至于命令是什么、谁发出的、不关心。
- 命令对象:接受发起者的调用,然后调用接受者的接口。
行为型模式:命令模式
命令模式 (Command Pattern)又称事务模式,将请求封装成对象,将命令的发送者和接受者解耦。本质上是对方法调用的封装。
通过封装方法调用,也可以做一些有意思的事,例如记录日志,或者重复使用这些封装来实现撤销(undo)、重做(redo)操作。
1. 你曾见过的命令模式
某日,著名门派蛋黄派于江湖互联网发布江湖通缉令一张「通缉偷电瓶车贼窃格瓦拉,抓捕归案奖鸭蛋 10 个」。对于通缉令发送者蛋黄派来说,不需向某个特定单位通知通缉令,而通缉令发布之后,蛋黄派也不用管是谁来完成这个通缉令,也就是说,通缉令的发送者和接受者之间被解耦了。
大学宿舍的时候,室友们都上床了,没人起来关灯,不知道有谁提了一句「谁起来把灯关一下」,此时比的是谁装睡装得像,如果沉不住气,就要做命令的执行者,去关灯了。
比较经典的例子是餐馆订餐,客人需要向厨师发送请求,但是不知道这些厨师的联系方式,也不知道厨师炒菜的流程和步骤,一般是将客人订餐的请求封装成命令对象,也就是订单。这个订单对象可以在程序中被四处传递,就像订单可以被服务员传递到某个厨师手中,客人不需要知道是哪个厨师完成自己的订单,厨师也不需要知道是哪个客户的订单。
在类似场景中,这些例子有以下特点:
- 命令的发送者和接收者解耦,发送者与接收者之间没有直接引用关系,发送请求的对象只需要知道如何发送请求,而不必知道如何完成请求;
- 对命令还可以进行撤销、排队等操作,比如用户等太久不想等了撤销订单,厨师不够了将订单进行排队,等等操作;
2. 实例的代码实现
为了方便演示命令的撤销和重做,下面使用 JavaScript 来实现对超级玛丽的操控 🤣。
2.1 马里奥的操控实现
首先我们新建一个移动对象类,在以后的代码中是通用的:
var canvas = document.getElementById('my-canvas')var CanvasWidth = 400 // 画布宽度var CanvasHeight = 400 // 画布高度var CanvasStep = 40 // 动作步长canvas.width = CanvasWidthcanvas.height = CanvasHeight// 移动对象类var Role = function(x, y, imgSrc) {this.position = { x, y }this.canvas = document.getElementById('my-canvas')this.ctx = this.canvas.getContext('2d')this.img = new Image()this.img.style.width = CanvasStepthis.img.style.height = CanvasStepthis.img.src = imgSrcthis.img.onload = () => {this.ctx.drawImage(this.img, x, y, CanvasStep, CanvasStep)this.move(0, 0)}}Role.prototype.move = function(x, y) {var pos = this.positionthis.ctx.clearRect(pos.x, pos.y, CanvasStep, CanvasStep)pos.x += xpos.y += ythis.ctx.drawImage(this.img, pos.x, pos.y, CanvasStep, CanvasStep)}
下面如果要实现操控超级玛丽,可以直接:
var mario = new Role(200, 200, 'https://i.loli.net/2019/08/09/sqnjmxSZBdPfNtb.jpg')// 设置按钮回调var elementUp = document.getElementById('up-btn')elementUp.onclick = function() {mario.move(0, -CanvasStep)}var elementDown = document.getElementById('down-btn')elementDown.onclick = function() {mario.move(0, CanvasStep)}var elementLeft = document.getElementById('left-btn')elementLeft.onclick = function() {mario.move(-CanvasStep, 0)}var elementRight = document.getElementById('right-btn')elementRight.onclick = function() {mario.move(CanvasStep, 0)}
可以实现下面这样的效果:
如果要新建一个小怪兽角色,可以:
var monster = new Role(160, 160, 'https://i.loli.net/2019/08/12/XCTzcdbhriLlskv.png')
代码和预览参见:Codepen - 状态模式Demo1
2.2 引入命令模式
上面的实现逻辑上没有问题,但当我们在页面上点击按钮发送操作请求时,需要向具体负责实现行为的对象发送请求操作,对应上面的例子中的 mario、monster,这些对象就是操作的接受者。也就是说,操作的发送者直接持有操作的接受者,逻辑直接暴露在页面 DOM 的事件回调中,耦合较强。如果要增加新的角色,需要对 DOM 的回调函数进行改动,如果对操作行为进行修改,对应地,也需修改 DOM 回调函数。
此时,我们可以引入命令模式,以便将操作的发送者和操作的接受者解耦。在这个例子中,我们将操作马里奥的行为包装成命令类,操作的发送者只需要持有对应的命令实例并执行,命令的内容是具体的行为逻辑。
多说无益,直接看代码(从这里之后就直接用 ES6):
const canvas = document.getElementById('my-canvas')const CanvasWidth = 400 // 画布宽度const CanvasHeight = 400 // 画布高度const CanvasStep = 40 // 动作步长canvas.width = CanvasWidthcanvas.height = CanvasHeightconst btnUp = document.getElementById('up-btn')const btnDown = document.getElementById('down-btn')const btnLeft = document.getElementById('left-btn')const btnRight = document.getElementById('right-btn')// 移动对象类class Role {constructor(x, y, imgSrc) {this.x = xthis.y = ythis.canvas = document.getElementById('my-canvas')this.ctx = this.canvas.getContext('2d')this.img = new Image()this.img.style.width = CanvasStepthis.img.style.height = CanvasStepthis.img.src = imgSrcthis.img.onload = () => {this.ctx.drawImage(this.img, x, y, CanvasStep, CanvasStep)this.move(0, 0)}}move(x, y) {this.ctx.clearRect(this.x, this.y, CanvasStep, CanvasStep)this.x += xthis.y += ythis.ctx.drawImage(this.img, this.x, this.y, CanvasStep, CanvasStep)}}// 向上移动命令类class MoveUpCommand {constructor(receiver) {this.receiver = receiver}execute(role) {this.receiver.move(0, -CanvasStep)}}// 向下移动命令类class MoveDownCommand {constructor(receiver) {this.receiver = receiver}execute(role) {this.receiver.move(0, CanvasStep)}}// 向左移动命令类class MoveLeftCommand {constructor(receiver) {this.receiver = receiver}execute(role) {this.receiver.move(-CanvasStep, 0)}}// 向右移动命令类class MoveRightCommand {constructor(receiver) {this.receiver = receiver}execute(role) {this.receiver.move(CanvasStep, 0)}}// 设置按钮命令const setCommand = function(element, command) {element.onclick = function() {command.execute()}}/* ----- 客户端 ----- */const mario = new Role(200, 200, 'https://i.loli.net/2019/08/09/sqnjmxSZBdPfNtb.jpg')const moveUpCommand = new MoveUpCommand(mario)const moveDownCommand = new MoveDownCommand(mario)const moveLeftCommand = new MoveLeftCommand(mario)const moveRightCommand = new MoveRightCommand(mario)setCommand(btnUp, moveUpCommand)setCommand(btnDown, moveDownCommand)setCommand(btnLeft, moveLeftCommand)setCommand(btnRight, moveRightCommand)
代码和预览参见:Codepen-状态模式Demo2
我们把操作的逻辑分别提取到对应的 Command 类中,并约定 Command 类的 execute 方法存放命令接收者需要执行的逻辑,也就是前面例子中的 onclick 回调方法部分。
按下操作按钮之后会发生事情这个逻辑是不变的,而具体发生什么事情的逻辑是可变的,这里我们可以提取出公共逻辑,把一定发生事情这个逻辑提取到 setCommand 方法中,在这里调用命令类实例的 execute 方法,而不同事情具体逻辑的不同体现在各个 execute 方法的不同实现中。
至此,命令的发送者已经知道自己将会执行一个 Command 类实例的 execute 实例方法,但是具体是哪个操作类的类实例来执行,还不得而知,这时候需要调用 setCommand 方法来告诉命令的发送者,执行的是哪个命令。
综上,一个命令模式改造后的实例就完成了,但是在 JavaScript 中,命令不一定要使用类的形式:
// 前面代码一致// 向上移动命令对象const MoveUpCommand = {execute(role) {role.move(0, -CanvasStep)}}// 向下移动命令对象const MoveDownCommand = {execute(role) {role.move(0, CanvasStep)}}// 向左移动命令对象const MoveLeftCommand = {execute(role) {role.move(-CanvasStep, 0)}}// 向右移动命令对象const MoveRightCommand = {execute(role) {role.move(CanvasStep, 0)}}// 设置按钮命令const setCommand = function(element, role, command) {element.onclick = function() {command.execute(role)}}/* ----- 客户端 ----- */const mario = new Role(200, 200, 'https://i.loli.net/2019/08/09/sqnjmxSZBdPfNtb.jpg')setCommand(btnUp, mario, MoveUpCommand)setCommand(btnDown, mario, MoveDownCommand)setCommand(btnLeft, mario, MoveLeftCommand)setCommand(btnRight, mario, MoveRightCommand)
代码和预览参见:Codepen-状态模式Demo3
2.3 命令模式升级
可以对这个项目进行升级,记录这个角色的行动历史,并且提供一个 redo、undo 按钮,撤销和重做角色的操作,可以想象一下如果不使用命令模式,记录的 Log 将比较乱,也不容易进行操作撤销和重做。
下面我们可以使用命令模式来对上面马里奥的例子进行重构,有下面几个要点:
- 命令对象包含有
execute方法和undo方法,前者是执行和重做时执行的方法,后者是撤销时执行的反方法; - 每次执行操作时将当前操作命令推入撤销命令栈,并将当前重做命令栈清空;
- 撤销操作时,将撤销命令栈中最后推入的命令取出并执行其
undo方法,且将该命令推入重做命令栈; 重做命令时,将重做命令栈中最后推入的命令取出并执行其
execute方法,且将其推入撤销命令栈;// 向上移动命令对象const MoveUpCommand = {execute(role) {role.move(0, -CanvasStep)},undo(role) {role.move(0, CanvasStep)}}// 向下移动命令对象const MoveDownCommand = {execute(role) {role.move(0, CanvasStep)},undo(role) {role.move(0, -CanvasStep)}}// 向左移动命令对象const MoveLeftCommand = {execute(role) {role.move(-CanvasStep, 0)},undo(role) {role.move(CanvasStep, 0)}}// 向右移动命令对象const MoveRightCommand = {execute(role) {role.move(CanvasStep, 0)},undo(role) {role.move(-CanvasStep, 0)}}// 命令管理者const CommandManager = {undoStack: [], // 撤销命令栈redoStack: [], // 重做命令栈executeCommand(role, command) {this.redoStack.length = 0 // 每次执行清空重做命令栈this.undoStack.push(command) // 推入撤销命令栈command.execute(role)},/* 撤销 */undo(role) {if (this.undoStack.length === 0) returnconst lastCommand = this.undoStack.pop()lastCommand.undo(role)this.redoStack.push(lastCommand) // 放入redo栈中},/* 重做 */redo(role) {if (this.redoStack.length === 0) returnconst lastCommand = this.redoStack.pop()lastCommand.execute(role)this.undoStack.push(lastCommand) // 放入undo栈中}}// 设置按钮命令const setCommand = function(element, role, command) {if (typeof command === 'object') {element.onclick = function() {CommandManager.executeCommand(role, command)}} else {element.onclick = function() {command.call(CommandManager, role)}}}/* ----- 客户端 ----- */const mario = new Role(200, 200, 'https://i.loli.net/2019/08/09/sqnjmxSZBdPfNtb.jpg')setCommand(btnUp, mario, MoveUpCommand)setCommand(btnDown, mario, MoveDownCommand)setCommand(btnLeft, mario, MoveLeftCommand)setCommand(btnRight, mario, MoveRightCommand)setCommand(btnUndo, mario, CommandManager.undo)setCommand(btnRedo, mario, CommandManager.redo)
代码和预览参见:Codepen-状态模式Demo4
我们可以给马里奥画一个蘑菇 ,当马里奥走到蘑菇上面的时候提示「挑战成功!」
代码实现就不贴了,可以看看下面的实现链接。效果如下:
代码和预览参见:Codepen-状态模式Demo5
有了撤销和重做命令之后,做一些小游戏比如围棋、象棋,会很容易就实现悔棋、复盘等功能。
3. 命令模式的优缺点
命令模式的优点:
- 命令模式将调用命令的请求对象与执行该命令的接收对象解耦,因此系统的可扩展性良好,加入新的命令不影响原有逻辑,所以增加新的命令也很容易;
- 命令对象可以被不同的请求者角色重用,方便复用;
- 可以将命令记入日志,根据日志可以容易地实现对命令的撤销和重做;
命令模式的缺点:命令类或者命令对象随着命令的变多而膨胀,如果命令对象很多,那么使用者需要谨慎使用,以免带来不必要的系统复杂度。
4. 命令模式的使用场景
- 需要将请求调用者和请求的接收者解耦的时候;
- 需要将请求排队、记录请求日志、撤销或重做操作时;
5. 其他相关模式
5.1 命令模式与职责链模式
命令模式和职责链模式可以结合使用,比如具体命令的执行,就可以引入职责链模式,让命令由职责链中合适的处理者执行。
5.2 命令模式与组合模式
命令模式和组合模式可以结合使用,比如不同的命令可以使用组合模式的方法形成一个宏命令,执行完一个命令之后,再继续执行其子命令。
5.3 命令模式与工厂模式
命令模式与工厂模式可以结合使用,比如命令模式中的命令可以由工厂模式来提供。
