Java 设计模式之命令模式

一、了解命令模式

1.1 什么是命令模式

命令模式将“请求”封装成对象，以便使用不同的请求、队列或者日志来参数化其他对象。命令模式也支持可撤销的操作。这种说法比较难以理解，换种说法就是指：

在软件系统中，“行为请求者”与“行为实现者”通常呈现一种“紧耦合”。但在某些场合，比如要对行为进行“记录、撤销/重做、事务”等处理，这种无法抵御变化的紧耦合是不合适的。

在这种情况下，如何将“行为请求者”与“行为实现者”解耦？将一组行为抽象为对象，实现二者之间的松耦合。这就是命令模式（Command Pattern）。

1.2 命令模式组成结构

• 命令接口 (Command)：定义命令的接口，声明执行的方法。
• 具体命令 (ConcreteCommand)：命令接口实现对象，是“虚”的实现；通常会持有接收者，并调用接收者的功能来完成命令要执行的操作。
• 接受者 (Receiver)：接收者，真正执行命令的对象。任何类都可能成为一个接收者，只要它能够实现命令要求实现的相应功能。
• 调用者 (Invoker)：要求命令对象执行请求，通常会持有命令对象，可以持有很多的命令对象。这个是客户端真正触发命令并要求命令执行相应操作的地方，也就是说相当于使用命令对象的入口。
• 客户 (Client)：创建具体的命令对象，并且设置命令对象的接收者。注意这个不是我们常规意义上的客户端，而是在组装命令对象和接收者，或许，把这个 Client 称为装配者会更好理解，因为真正使用命令的客户端是从 Invoker 来触发执行。

1.3 命令模式 UML 图解

1.4 命令模式适用场景

• 系统需要将请求调用者和请求接收者解耦，使得调用者和接收者不直接交互。
• 系统需要在不同的时间指定请求、将请求排队和执行请求。
• 系统需要支持命令的撤销 (Undo) 操作和恢复 (Redo) 操作。
• 系统需要将一组操作组合在一起，即支持宏命令。

二、命令模式具体应用

2.1 问题描述

电灯遥控器：现在让你为一种新型电灯设计一种手持的远程遥控器，这个遥控器可以打开和关闭电灯。

2.2 问题分析设计设计图

2.3 代码实现

接收者 Light 类

package com.jas.command;
/**
 * 电灯提供打开和关闭的功能
 */
public class Light {
    void on(){
        System.out.println("Light is on!");
    }
    
    void off(){ 
        System.out.println("Light is off!"); 
    }
}

命令接口 Command

package com.jas.command;
/**
 * 所有的命令对象都应该实现的接口，提供了一个执行的方法。
 */
public interface Command {
    void execute();
}

具体命令 LightOnCommand 类

package com.jas.command;

public class LightOnCommand implements Command {
    Light light;

    /**
     * 通过构造器实力化 light 对象，在 execute() 方法中调用其对应的打开与关闭方法
     * 
     * @param light 电灯对象
     */
    public LightOnCommand(Light light){
        this.light = light;
    }

    /**
     * 调用电灯打开的方法
     */
    @Override
    public void execute() {
        light.on();
    }
}

具体命令 LightOffCommand 类

package com.jas.command;

public class LightOffCommand implements Command {
    Light light;

    public LightOffCommand(Light light){
        this.light = light;
    }

    /**
     * 调用电灯关闭的方法
     */
    @Override
    public void execute() {
        light.off();
    }
}

调用者 RemoteControl 类 (遥控器)

package com.jas.command;

public class RemoteControl {
    Command onCommand;
    Command offComand;
    
    public RemoteControl(){}

    /**
     * 传入一组命令
     * 
     * @param onCommand 打开电灯的命令对象
     * @param offComand 关闭电灯的命令对象
     */
    public void setCommand(Command onCommand, Command offComand){
        this.onCommand = onCommand;
        this.offComand = offComand;
    }

    /**
     * 打开电灯的按钮，通过 onCommand 调用 execute() 方法
     */
    public void onButtonWasPushed(){
        //execute() 方法中封装了打开电灯的方法
        onCommand.execute();
    }

    /**
     * 关闭电灯的按钮，通过 offComand 调用 execute() 方法
     */
    public void offButtonWasPushed(){
        //execute() 方法中封装了关闭电灯的方法
        offComand.execute();
    }
}

客户 RemoteLoader 类

package com.jas.command;

public class RemoteLoader {
    public static void main(String[] args) {
        // 定义一个远程遥控器
        RemoteControl remoteControl = new RemoteControl();
        // 定义一个电灯对象
        Light light = new Light();
        // 打开电灯的命令对象
        Command onCommand = new LightOnCommand(light);
        // 关闭电灯的命令对象
        Command offCommand = new LightOffCommand(light);
        
        remoteControl.setCommand(onCommand,offCommand);
        remoteControl.onButtonWasPushed();
        remoteControl.offButtonWasPushed();
    }
}

     /**
     * 输出
     * Light is on!
     * Light is off!
     */

三、命令模式总结

3.1 命令模式优缺点

优点

• 降低对象之间的耦合度。
• 新的命令可以很容易地加入到系统中。
• 可以比较容易地设计一个组合命令。
• 调用同一方法实现不同的功能。

缺点

使用命令模式可能会导致某些系统有过多的具体命令类。因为针对每一个命令都需要设计一个具体命令类，因此某些系统可能需要大量具体命令类，这将影响命令模式的使用。

3.2 命令模式知识点总结

PS:可以参考上面的例子进行知识回顾加深。

• 命令模式将发出请求的对象和执行请求的对象解耦。
• 在被解耦的两者之间是通过命令对象进行沟通的。命令对象封装了具体接收者和一个或一组动作。
• 调用者通过命令对象的 execute() 发出请求，这会使接收者的动作被调用。
• 调用者可以接收命令对象当做参数，甚至是在运行时动态的进行。
• 命令可以支持撤销 (undo)，做法是实现一个 undo() 方法，可以回到 execute() 方法执行前的状态。
• 命令也可以用来实现日志和系统事务。

参考资料

《Head First 设计模式》