设计模式——命令模式

模式介绍

• 命令模式(Command Pattern) :在软件设计中，我们经常需要向某些对象发送请求，但是并不知道请求的接收者是谁，也不知道被请求的操作是哪个，我们只需在程序运行时指定具体的请求接收者即可，此时，可以使用命令模式来进行设计。
• 命名模式使得请求发送者与请求接收者消除彼此之间的耦合，让对象之间的调用关系更加灵活，实现解耦。
• 在命名模式中，会将一个请求封装为一个对象，以便使用不同参数来表示不同的请求(即命名)，同时命令模式也支持可撤销的操作。

UML类图

类图解析:

• Invoker:是调用者角色。
• Command:是命令角色，需要执行的所有命令都在这里，可以是接口或抽象类
• ConcreteCommand:将一个接受者对象与一个动作绑定，调用接受者相应的操作，实现execute、undo方法
• Receiver:接受者角色，知道如何实施和执行一个请求相关的操作

命令模式案例

案例解析：智能家居，通过一个遥控器控制家里的智能设备

Command接口类

public interface Command { /** * 执行操作 */ void execute(); /** * 撤销操作 */ void undo(); }

LightReceiver、CurtainReceiver信号接收者

public class LightReceiver { public void on() { System.out.println("开灯..."); } public void off() { System.out.println("关灯...."); } } public class CurtainReceiver { public void on() { System.out.println("打开窗帘..."); } public void off() { System.out.println("关闭窗帘..."); } }

Command具体实现子类CurtainOnCommand、CurtainOffCommand、LightOnCommand、LightOffCommand、NoCommand

public class CurtainOnCommand implements Command { private CurtainReceiver curtain; public CurtainOnCommand(CurtainReceiver curtainReceiver) { this.curtain = curtainReceiver; } @Override public void execute() { curtain.on(); } @Override public void undo() { curtain.off(); } } public class CurtainOffCommand implements Command { private CurtainReceiver curtainReceiver; public CurtainOffCommand(CurtainReceiver curtainReceiver) { this.curtainReceiver = curtainReceiver; } @Override public void execute() { curtainReceiver.off(); } @Override public void undo() { curtainReceiver.on(); } } public class LightOnCommand implements Command { // 聚合LightReceiver private LightReceiver light; public LightOnCommand(LightReceiver light) { this.light = light; } @Override public void execute() { light.on(); } @Override public void undo() { light.off(); } } public class LightOffCommand implements Command { // 聚合LightReceiver private LightReceiver light; public LightOffCommand(LightReceiver light) { this.light = light; } @Override public void execute() { light.off(); } @Override public void undo() { light.on(); } } /** * 用于初始化每个按钮 */ public class NoCommand implements Command { @Override public void execute() { System.out.println("do nothing..."); } @Override public void undo() { System.out.println("do nothing..."); } }

RemoteController调用者

public class RemoteController { // 开命令数组 private Command[] onCommands; // 关命令数组 private Command[] offCommands; // 撤销命令位置 private int no; // 撤销命令是否为按下命令 private Boolean isOn; /** * 初始化 */ public RemoteController() { this.onCommands = new Command[5]; this.offCommands = new Command[5]; for (int i = 0; i < 5; i++) { onCommands[i] = new NoCommand(); offCommands[i] = new NoCommand(); } } /** * 设置一行中的按钮 * @param no * @param onCommand * @param offCommand */ public void setCommand(int no,Command onCommand,Command offCommand) { onCommands[no] = onCommand; offCommands[no] = offCommand; } /** * 开按钮按下 * @param no */ public void onButtonPushed(int no){ // 调用按钮方法 onCommands[no].execute(); // 记录撤销按钮 this.no = no; isOn = true; } /** * 关按钮按下 * @param no */ public void offButtonPushed(int no) { // 调用按钮方法 offCommands[no].execute(); // 记录撤销按钮 this.no = no; isOn = false; } public void undo() { if (isOn) { onCommands[no].undo(); } else { offCommands[no].undo(); } isOn = !isOn; } }

Client测试类

public class Client { public static void main(String[] args) { // 接收者 LightReceiver lightReceiver = new LightReceiver(); CurtainReceiver curtainReceiver = new CurtainReceiver(); // 命令 Command lightOnCommand = new LightOnCommand(lightReceiver); Command lightOffCommand = new LightOffCommand(lightReceiver); Command curtainOnCommand = new CurtainOnCommand(curtainReceiver); Command curtainOffCommand = new CurtainOffCommand(curtainReceiver); // 执行者 RemoteController remoteController = new RemoteController(); remoteController.setCommand(0,lightOnCommand,lightOffCommand); remoteController.setCommand(1,curtainOnCommand,curtainOffCommand); System.out.print("开灯按钮\t"); remoteController.onButtonPushed(0); System.out.print("撤销按钮\t"); remoteController.undo(); System.out.print("撤销按钮\t"); remoteController.undo(); System.out.print("关灯按钮\t"); remoteController.offButtonPushed(0); System.out.println("------------------"); System.out.print("开窗帘按钮\t"); remoteController.onButtonPushed(1); System.out.print("撤销按钮 \t"); remoteController.undo(); System.out.print("撤销按钮 \t"); remoteController.undo(); System.out.print("关窗帘按钮\t"); remoteController.offButtonPushed(1); } }

测试结果:

个人优化方案(仅供参考):

命令模式的注意事项和细节

• 将发起请求的对象与执行请求的对象解耦。发起请求的对象是调用者，调用者只要调用命令对象的execute(方法就可以让接收者工作，而不必知道具体的接收者对象是谁、是如何实现的，命令对象会负责让接收者执行请求的动作，也就是说:”请求发起者”和“请求执行者”之间的解耦是通过命令对象实现的，命令对象起到了纽带桥梁的作用。
• 容易设计一个命令队列。只要把命令对象放到列队，就可以多线程的执行命令。
• 容易实现对请求的撤销和重做。
• 命令模式不足:可能导致某些系统有过多的具体命令类，增加了系统的复杂度，这点在在使用的时候要注意。
• 空命令也是一种设计模式，它为我们省去了判空的操作。在上面的实例中，如果没有用空命令，我们每按下一个按键都要判空，这给我们编码带来一定的麻烦。
• 命令模式经典的应用场景:界面的一个按钮都是一条命令、模拟CMD (DOS命令)订单的撤销/恢复、触发-反馈机制。