我所知道设计模式之命令者模式

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前言介绍


接下里介绍的是Java 的设计模式之一:命令模式

我们还是以一个问题进行展开,引入命令模式

图片.png

我们买了一套智能家电,有照明灯、风扇、冰箱、洗衣机,我们只要在手机上安装 app 就可以控制对这些家电工作

这些智能家电来自不同的厂家,我们不想针对每一种家电都安装一个 App进行控制,我们希望只要一个app就可以控制全部智能家电

要实现一个 app 控制所有智能家电的需要,则每个智能家电厂家都要提供一个统一的接口给 app 调用,这时 就可以考虑使用命令模式

一、什么是命令模式

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

其实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

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

通俗示例:将军发布命令,士兵去执行

其中有几个角色:将军(命令发布者)、士兵(命令的具体执行者)、命令(连接将军和士兵)

原理类图分析

图片.png

  • Invoker 是调用者(将军)
  • Receiver 是被调用者(士兵)
  • Command 是命令,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

二、使用命令模式解决问题

图片.png

我们买了一套智能家电,有照明灯、风扇、冰箱、洗衣机,我们希望只要一个app就可以控制全部智能家电

图片.png

首先我们根据类图思路,创建命令接口Command

//创建命令接口
interface Command {
    //执行动作(操作)
    public void execute();
    //撤销动作(操作) 
    public void undo();
}

接下来我们创建电灯打开的命令类、电灯关闭的命令类

//电灯打开类
class LightOnCommand implements Command {

    @Override
    public void execute() { }

    @Override
    public void undo() { }

}
//电灯关闭类
class LightOffCommand implements Command {

    @Override
    public void execute() { }

    @Override
    public void undo() { }
}

我们刚刚分析,具体去执行电灯打开与关闭的功能是由接受者去完成的

所以我们需要聚合接受者,接下来创建电灯接受者

class LightReceiver {

    public void on() {
        System.out.println(" 电灯打开了.. ");
    }

    public void off() {
        System.out.println(" 电灯关闭了.. ");
    }
}

而我们的具体电灯打开类与关闭类就可以聚合接受者了,调用它的方法

//电灯打开类
class LightOnCommand implements Command {

    // 聚 合 LightReceiver
    LightReceiver light;

    // 构造器
    public LightOnCommand(LightReceiver light) {
        super();
        this.light = light;
    }

    @Override
    public void execute() {light.on();}

    @Override
    public void undo() {light.off();}

}
//电灯关闭类
class LightOffCommand implements Command {

    // 聚 合 LightReceiver
    LightReceiver light;

    // 构造器
    public LightOffCommand(LightReceiver light) {
        super();
        this.light = light;
    }
    
    @Override
    public void execute() {light.off();}

    @Override
    public void undo() {light.on();}
}

而一般我们都有一个初始化按钮的操作,比如说空命令什么都不做

class NoCommand implements Command {

    @Override
    public void execute() {}

    @Override
    public void undo() { }
}

接下里我们创建遥控器的类,管理打开、关闭、撤销的一堆操作

class RemoteController {

    // 开按钮的命令数组
    Command[] onCommands;
    // 关按钮的命令数组
    Command[] offCommands;
    // 执行撤销的命令
    Command undoCommand;

    // 构造器,完成对按钮初始化
    public RemoteController() {
        //假设我们有五个按钮,则初始化五个
        onCommands = new Command[5];
        offCommands = new Command[5];
        //初始化按钮什么都不做
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            onCommands[i] = new NoCommand();
            offCommands[i] = new NoCommand();
        }
    }
    // 给我们的按钮设置你需要的命令
    public void setCommand(int no, Command onCommand, Command offCommand) {
        onCommands[no] = onCommand;
        offCommands[no] = offCommand;
    }
    // 按下开按钮
    public void onButtonWasPushed(int no) {
        // 找到你按下的开的按钮, 并调用对应方法
        onCommands[no].execute();
        // 记录这次的操作,用于撤销
        undoCommand = onCommands[no];
    }
    // 按下关按钮
    public void offButtonWasPushed(int no) {
        // 找到你按下的关的按钮, 并调用对应方法
        offCommands[no].execute();
        // 记录这次的操作,用于撤销
        undoCommand = offCommands[no];
    }
    // 按下撤销按钮
    public void undoButtonWasPushed() {
        undoCommand.undo();
    }
}

一起来试用demo 体会体会电灯与遥控器的方法实现

public static void main(String[] args) {
    //使用命令设计模式,完成通过遥控器,对电灯的操作

    //需要一个遥控器
    RemoteController remoteController = new RemoteController();

    //创建电灯的对象(接受者)
    LightReceiver lightReceiver = new LightReceiver();
    //创建电灯相关的开关命令
    LightOnCommand lightOnCommand = new LightOnCommand(lightReceiver);
    LightOffCommand lightOffCommand = new LightOffCommand(lightReceiver);
    
    //给我们的遥控器设置命令, 比如 no = 0  是电灯的开和关的操作
    remoteController.setCommand(0, lightOnCommand, lightOffCommand);

    System.out.println("--------按下灯的开按钮-----------");
    remoteController.onButtonWasPushed(0);
    System.out.println("--------按下灯的关按钮-----------");
    remoteController.offButtonWasPushed(0);
    System.out.println("--------按下撤销按钮-----------");
    remoteController.undoButtonWasPushed();
}

运行结果如下:
--------按下灯的开按钮-----------
 电灯打开了.. 
--------按下灯的关按钮-----------
 电灯关闭了.. 
--------按下撤销按钮-----------
 电灯打开了.. 

同时这样的方式,扩展性也是很棒的,比如说我们添加电视机按钮

先创建电视接受者

class TVReceiver {

    public void on() {
        System.out.println(" 电视机打开了.. ");
    }
    
    public void off() {
        System.out.println(" 电视机关闭了.. ");
    }
}

接着创建电视的具体打开类,与具体关闭类

class TVOnCommand implements Command {

    TVReceiver tv;
    // 构造器
    public TVOnCommand(TVReceiver tv) {
        super();
        this.tv = tv;
    }

    @Override
    public void execute() {tv.on();}

    @Override
    public void undo() {tv.off();}
}
class TVOffCommand  implements Command {

    TVReceiver tv;
    // 构造器
    public TVOffCommand (TVReceiver tv) {
        super();
        this.tv = tv;
    }

    @Override
    public void execute() {tv.off();}

    @Override
    public void undo() {tv.on();}
}

而再使用demo 添加电视按钮使用

public static void main(String[] args) {
    //使用命令设计模式,完成通过遥控器,对电灯的操作

    //需要一个遥控器
    RemoteController remoteController = new RemoteController();

    //创建电灯的对象(接受者)
    LightReceiver lightReceiver = new LightReceiver();
    //创建电灯相关的开关命令
    LightOnCommand lightOnCommand = new LightOnCommand(lightReceiver);
    LightOffCommand lightOffCommand = new LightOffCommand(lightReceiver);

    //给我们的遥控器设置命令, 比如 no = 0  是电灯的开和关的操作
    remoteController.setCommand(0, lightOnCommand, lightOffCommand);

    System.out.println("--------按下灯的开按钮-----------");
    remoteController.onButtonWasPushed(0);
    System.out.println("--------按下灯的关按钮-----------");
    remoteController.offButtonWasPushed(0);
    System.out.println("--------按下撤销按钮-----------");
    remoteController.undoButtonWasPushed();


    System.out.println("=========使用遥控器操作电视机==========");
    TVReceiver tvReceiver = new TVReceiver();
    TVOffCommand tvOffCommand = new TVOffCommand(tvReceiver);
    TVOnCommand tvOnCommand = new TVOnCommand(tvReceiver);

    //给我们的遥控器设置命令, 比如 no = 1  是电视机的开和关的操作
    remoteController.setCommand(1, tvOnCommand, tvOffCommand);

    System.out.println("--------按下电视机的开按钮-----------");
    remoteController.onButtonWasPushed(1);
    System.out.println("--------按下电视机的关按钮-----------");
    remoteController.offButtonWasPushed(1);
    System.out.println("-------- 按 下 撤 销 按 钮 -----------");
    remoteController.undoButtonWasPushed();
}

运行结果如下:
--------按下灯的开按钮-----------
 电灯打开了.. 
--------按下灯的关按钮-----------
 电灯关闭了.. 
--------按下撤销按钮-----------
 电灯打开了.. 
=========使用遥控器操作电视机==========
--------按下电视机的开按钮-----------
 电视机打开了.. 
--------按下电视机的关按钮-----------
 电视机关闭了.. 
-------- 按 下 撤 销 按 钮 -----------
 电视机打开了.. 

三、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

参考资料


尚硅谷:设计模式(韩顺平老师):命令模式

Refactoring.Guru:《深入设计模式》

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