行为模式-命令模式

定义:

        命令模式是一个高内聚的模式,其定义为:Encapsulate a request as an object,thereby letting you parameterize clients with different requests,queue or log requests,and support undoable operations.(将一个请求封装成一个对象,从而让你使用不同的请求把客户端参数化,对请 求排队或者记录请求日志,可以提供命令的撤销和恢复功能。)

行为模式-命令模式_第1张图片

命令模式通用类图

        命令设计模式的核心思想是“封装请求”。它把每个具体的操作(如打开文件、删除数据、执行计算等)都封装成一个独立的命令对象。这些命令对象实现统一的接口,包含执行操作的方法。请求的发送者(如用户界面的按钮点击事件)只需要与命令对象交互,而无需知道具体的操作是由哪个接收者(如文件系统模块、数据库操作类)执行的。这样,系统可以方便地对命令进行组合、管理和扩展,例如实现命令的撤销、重做、队列化执行等功能 。

角色:

责任链模式包含以下几个核心角色:

(一)命令接口(Command)

        命令接口定义了执行命令的抽象方法execute(),所有具体命令类都必须实现该接口。通过统一的接口,使得不同类型的命令可以被一致地处理。

(二)具体命令类(Concrete Command)

        具体命令类是命令接口的实现类,它持有一个接收者对象的引用,并在execute()方法中调用接收者的相关方法,完成具体的操作。例如,“打开文件” 命令类会调用文件系统类的打开文件方法。

(三)接收者(Receiver)

        接收者是真正执行命令操作的对象,它包含了具体的业务逻辑。每个具体命令类都会关联一个接收者,通过调用接收者的方法来实现命令的功能。

(四)调用者(Invoker)

        调用者也称为请求发送者,它持有命令对象的引用,并通过调用命令对象的execute()方法来触发命令的执行。调用者不关心命令的具体实现,只负责发起请求。例如,遥控器上的按钮就是调用者,它触发对应的命令对象执行操作。

(五)客户端(Client)

        客户端负责创建具体命令对象和调用者对象,并将命令对象与调用者进行关联。客户端决定了哪些命令会被执行,以及如何组织这些命令 。

代码示例:

假设我们有一个遥控器,可以控制电视和电灯的开关,使用命令设计模式实现该场景。

// 接收者:电视类

public class Television {

    public void turnOn() {

        System.out.println("电视已打开");

    }



    public void turnOff() {

        System.out.println("电视已关闭");

    }

}

// 接收者:电灯类

public class Light {

    public void turnOn() {

        System.out.println("电灯已打开");

    }



    public void turnOff() {

        System.out.println("电灯已关闭");

    }

}

// 命令接口

public interface Command {

    void execute();

}

// 具体命令类:打开电视命令

public class TurnOnTelevisionCommand implements Command {

    private Television television;



    public TurnOnTelevisionCommand(Television television) {

        this.television = television;

    }



    @Override

    public void execute() {

        television.turnOn();

    }

}

// 具体命令类:关闭电视命令

public class TurnOffTelevisionCommand implements Command {

    private Television television;



    public TurnOffTelevisionCommand(Television television) {

        this.television = television;

    }



    @Override

    public void execute() {

        television.turnOff();

    }

}

// 具体命令类:打开电灯命令

public class TurnOnLightCommand implements Command {

    private Light light;



    public TurnOnLightCommand(Light light) {

        this.light = light;

    }



    @Override

    public void execute() {

        light.turnOn();

    }

}

// 具体命令类:关闭电灯命令

public class TurnOffLightCommand implements Command {

    private Light light;



    public TurnOffLightCommand(Light light) {

        this.light = light;

    }



    @Override

    public void execute() {

        light.turnOff();

    }

}

// 调用者:遥控器类

public class RemoteControl {

    private Command onCommand;

    private Command offCommand;



    public RemoteControl(Command onCommand, Command offCommand) {

        this.onCommand = onCommand;

        this.offCommand = offCommand;

    }



    public void pressOnButton() {

        onCommand.execute();

    }



    public void pressOffButton() {

        offCommand.execute();

    }

}

// 客户端代码

public class CommandPatternClient {

    public static void main(String[] args) {

        Television television = new Television();

        Light light = new Light();



        Command turnOnTelevisionCommand = new TurnOnTelevisionCommand(television);

        Command turnOffTelevisionCommand = new TurnOffTelevisionCommand(television);

        Command turnOnLightCommand = new TurnOnLightCommand(light);

        Command turnOffLightCommand = new TurnOffLightCommand(light);



        RemoteControl tvRemote = new RemoteControl(turnOnTelevisionCommand, turnOffTelevisionCommand);

        RemoteControl lightRemote = new RemoteControl(turnOnLightCommand, turnOffLightCommand);



        System.out.println("------ 操作电视 ------");

        tvRemote.pressOnButton();

        tvRemote.pressOffButton();



        System.out.println("\n------ 操作电灯 ------");

        lightRemote.pressOnButton();

        lightRemote.pressOffButton();

    }

}

优点 :

1、解耦发送者和接收者:命令模式将请求的发送者和接收者分离,降低了两者之间的耦合度,使代码结构更加清晰,易于维护和扩展。

2、支持灵活的命令组合:可以将多个命令组合成复合命令,实现复杂的操作逻辑。例如,在游戏中可以将移动、攻击等多个命令组合成一个连招命令。

3、方便实现撤销和重做:通过在命令对象中添加撤销和重做方法,可以轻松实现操作的撤销和重做功能,提升用户体验。

4、支持请求的队列化和日志记录:命令对象可以方便地被放入队列中进行管理,同时记录命令的执行信息,实现操作的日志记录和审计。


缺点:

1、增加类的数量:命令设计模式需要定义命令接口、具体命令类等多个类,会增加系统的类数量,使代码结构变得复杂。

2、可能导致过度设计:对于简单的请求操作,使用命令模式可能会显得过于繁琐,增加不必要的开发成本。在这种情况下,直接调用接收者的方法可能更加简单高效。


使用场景: 

(一)需要支持撤销和重做功能

        由于命令对象封装了操作的细节,我们可以在命令类中添加undo()和redo()方法,方便实现撤销和重做操作。例如,文本编辑器中的撤销 / 重做功能就可以通过命令模式实现。

(二)请求排队或延迟执行

        可以将命令对象放入队列中,按照一定的顺序执行,或者在合适的时机延迟执行。例如,在多线程任务调度、数据库事务处理等场景中,命令模式可以很好地管理请求的执行顺序。

(三)请求的发送者和接收者解耦

        当请求的发送者和接收者之间存在复杂的依赖关系,或者需要降低它们之间的耦合度时,命令模式可以将请求封装成对象,使两者之间的关系更加清晰。例如,在图形界面应用中,按钮点击事件(发送者)和具体的业务逻辑(接收者)可以通过命令对象进行解耦。

(四)实现日志记录和审计功能

        通过记录命令对象的执行信息,可以实现操作日志的记录,方便后续的审计和故障排查。例如,在银行系统中,每一笔交易操作都可以封装成命令对象,记录交易详情和操作时间。

        命令设计模式通过将请求封装为对象,为我们提供了一种强大而灵活的编程方式。它有效解耦了请求的发送者和接收者,使系统更易于维护和扩展,同时支持撤销、重做、队列化等高级功能。在实际开发中,当遇到需要处理复杂请求、实现操作管理和扩展功能的场景时,不妨考虑使用命令设计模式。但也要注意避免过度设计,根据具体需求选择合适的解决方案。掌握命令设计模式,将为你的代码设计带来更多的可能性和灵活性。

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