命令模式

在软件开发系统中，“方法的请求者”与“方法的实现者”之间经常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，想对方进行“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实现者解耦？”变得很重要，命令模式就能很好的解决这个问题。

在显示生活中，命令模式的例子也很多。比如看电视时，我们只需要轻轻一按遥控器就能完成频道的切换，这就是命令模式，将换台请求和换台处理完全解耦了。电视机遥控器（命令发送者）通过按钮（具体命令）来控制电视机（命令接受者）。

1、命令模式的定义与特点

命令模式的定义如下：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隔开。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存储、传递、调用、增加与管理。

优点

  1. 通过引入中间件（抽象接口）降低系统的耦合度。
  2. 扩展性良好，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，且满足“开闭原则”。
  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。命令模式可以与备忘录模式结合，实现命令的撤销与恢复。
  5. 可以在现有命令的基础上，增加额外功能。比如日志记录，结合装饰器模式会更加灵活。

缺点

  1. 可能产生大量具体的命令类。因为每一个具体操作都需要设计一个具体命令类，这回增加系统的复杂性。
  2. 命令模式的结果其实就是接收方的执行结果，但是为了以命令的形式进行架构、解耦请求与实现，引入了额外类型结构（引入了请求放与抽象命令接口）增加了理解上的困难。不过这也是设计模式的通病，抽象必然会额外增加类的数量，代码抽离肯定比代码聚合更加难以理解。

2.命令模式的结构与实现

1.模式的结构

  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. 具体命令类（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/接受者（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，它通常用有很多命令对象，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。

2.模式的实现

  1. /**
  2.  * @author liyuan
  3.  * @date 2021年07月12日 14:03
  4.  * 接收者
  5.  */
  6. public class Receiver {
  8.     public void action(){
  9.         System.out.println("接收者的action()方法被调用...");
  10.     }
  11. }
  12. /**
  13.  * @author liyuan
  14.  * @date 2021年07月12日 14:00
  15.  * 抽象命令
  16.  */
  17. public interface Command {
  19.     public abstract void execute();
  20. }
  21. /**
  22.  * @author liyuan
  23.  * @date 2021年07月12日 14:02
  24.  * 具体的命令
  25.  */
  26. public class ConcreteCommand implements Command {
  28.     private Receiver receiver;
  30.     public ConcreteCommand() {
  31.         receiver = new Receiver();
  32.     }
  34.     @Override
  35.     public void execute() {
  36.         receiver.action();
  37.     }
  38. }
  39. /**
  40.  * @author liyuan
  41.  * @date 2021年07月12日 13:59
  42.  * 调用者
  43.  */
  44. public class Invoker {
  46.     private Command command;
  48.     public Invoker(Command command) {
  49.         this.command = command;
  50.     }
  52.     public void setCommand(Command command){
  53.         this.command=command;
  54.     }
  56.     public void call(){
  57.         System.out.println("调用者执行命令command...");
  58.         command.execute();
  59.     }
  60. }
  61. public class Test {
  63.     public static void main(String[] args) {
  64.         Command cmd = new ConcreteCommand();
  65.         Invoker ivk = new Invoker(cmd);
  66.         System.out.println("接收者的action()方法被调用...");
  67.         ivk.call();
  68.     }
  69. }

执行结果如下：

  1. 接收者的action()方法被调用...
  2. 调用者执行命令command...
  3. 接收者的action()方法被调用...

3.命令模式的应用实例

【例】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（BreakfastCommand），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（ChangFenInvoker）、馄饨类（HunTunInvoker）和河粉类（HeFenInvoker），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（ChangFenReveiver）、馄饨厨师（HunTunReveiver）和河粉厨师（HeFenReveiver），他们是命令的接收者。

代码如下：

/**
 * @author liyuan
 * @date 2021年07月12日 14:15
 * 点早餐的命令
 */
public interface BreakfastCommand {
    /**
     * 早餐烹饪
     **/
    public abstract void cooking();
}
/**
 * @author liyuan
 * @date 2021年07月12日 14:18
 */
public class CangFenReceiver {

    public void cookingCangFen(){
        System.out.println("厨师正在做肠粉");
    }
}
/**
 * @author liyuan
 * @date 2021年07月12日 14:37
 */
public class HeFenReceiver {

    public void cookingHeFen(){
        System.out.println("厨师正在做河粉");
    }
}
/**
 * @author liyuan
 * @date 2021年07月12日 14:31
 */
public class HunTunReveiver {

    public void cookingHunTun(){
        System.out.println("厨师正在做馄饨");
    }

}
/**
 * @author liyuan
 * @date 2021年07月12日 14:17
 */
public class CangFenCommand implements BreakfastCommand {

    private CangFenReceiver cangFenReceiver;

    public CangFenCommand() {
        cangFenReceiver = new CangFenReceiver();
    }

    @Override
    public void cooking() {
        cangFenReceiver.cookingCangFen();
    }
}
/**
 * @author liyuan
 * @date 2021年07月12日 14:36
 */
public class HeFenCommand implements BreakfastCommand{

    private HeFenReceiver heFenReceiver;

    public HeFenCommand() {
        heFenReceiver = new HeFenReceiver();
    }

    @Override
    public void cooking() {
        heFenReceiver.cookingHeFen();
    }
}
/**
 * @author liyuan
 * @date 2021年07月12日 14:32
 */
public class HunTunCommand implements BreakfastCommand{

    private HunTunReveiver hunTunReveiver;

    public HunTunCommand() {
        hunTunReveiver = new HunTunReveiver();
    }

    @Override
    public void cooking() {
        hunTunReveiver.cookingHunTun();
    }
}
/**
 * @author liyuan
 * @date 2021年07月12日 14:48
 */
public class Waiter {

    private BreakfastCommand changFen,hunTun,heFen;

    public void setChangFen(BreakfastCommand changFen) {
        this.changFen = changFen;
    }

    public void setHunTun(BreakfastCommand hunTun) {
        this.hunTun = hunTun;
    }

    public void setHeFen(BreakfastCommand heFen) {
        this.heFen = heFen;
    }

    public void diancan(){
        if (changFen!=null){
            System.out.println("点餐：肠粉");
            changFen.cooking();
        }
        if (heFen!=null){
            System.out.println("点餐：河粉");
            heFen.cooking();
        }
        if (hunTun!=null){
            System.out.println("点餐：馄饨");
            hunTun.cooking();
        }
    }
}

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        Waiter waiter = new Waiter();

        BreakfastCommand command1 = new HeFenCommand();
        waiter.setHeFen(command1);

        BreakfastCommand command2 = new CangFenCommand();
        waiter.setChangFen(command2);

        BreakfastCommand command3 = new HunTunCommand();
        waiter.setHunTun(command3);
        waiter.diancan();
    }
}

执行结果如下：

点餐：肠粉
厨师正在做肠粉
点餐：河粉
厨师正在做河粉
点餐：馄饨
厨师正在做馄饨

4.命令模式的应用场景

当系统的某项操作具备命令语义，且命令实现不稳定（变化）时，可以通过命令模式解耦请求与实现。使用抽象命令接口使请求方的代码架构稳定，封装接收方具体命令的实现细节。接收方与抽象命令呈现弱耦合，具备良好的扩展性。

命令模式通常用于以下场景：

  1. 请求调用者需要与请求接收者解耦时，命令模式可以使调用者和接收者不直接交互。
  2. 系统随机请求命令或经常增加、删除命令时，命令模式可以方便地实现这些功能。
  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操作和回复操作时，可以将命令对象存储起来，采用备忘录模式来实现。

5.命令模式的扩展

在软件开发中，有时将命令模式与组合模式联合使用，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（可以优化上边的例子），其具体结构图如下：

/**
 * @author liyuan
 * @date 2021年07月12日 15:12
 * 抽象命令
 */
public interface AbstractCommand {

    public abstract void execute();
}
/**
 * @author liyuan
 * @date 2021年07月12日 15:13
 */
public 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...");
    }
}
/**
 * @author liyuan
 * @date 2021年07月12日 15:12
 * 树叶构件：具体命令1
 */
public class ConcreteCommand1 implements AbstractCommand {

    private CompositeReceiver receiver;

    ConcreteCommand1() {
        receiver = new CompositeReceiver();
    }
    @Override
    public void execute() {
        receiver.action1();
    }
}
/**
 * @author liyuan
 * @date 2021年07月12日 15:12
 * 树叶构件：具体命令1
 */
public class ConcreteCommand2 implements AbstractCommand {

    private CompositeReceiver receiver;

    ConcreteCommand2() {
        receiver = new CompositeReceiver();
    }
    @Override
    public void execute() {
        receiver.action2();
    }
}
/**
 * @author liyuan
 * @date 2021年07月12日 15:14
 * 树枝构件：调用者
 */
public class CompositeInvoker {

    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 (int i = 0; i < children.size(); i++) {
            ((AbstractCommand)children.get(i)).execute();
        }
    }
}
/**
 * @author liyuan
 * @date 2021年07月12日 15:16
 */
public class Test {
    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();
    }
}

执行结果如下：

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...