设计模式浅析(六) ·命令模式

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命令模式

概念

命令模式（Command Pattern）是一种行为设计模式，它允许将请求封装为一个对象，从而使你可以使用不同的请求将客户端与接收者解耦。命令模式也支持可撤销操作。

命令模式结构

命令模式（Command Pattern）的结构包含以下四个主要角色：

Command（命令接口）
- 定义了一个用于执行请求的接口。命令对象通常会持有接收者对象，并在调用时执行其上的操作。
ConcreteCommand（具体命令类）
- 实现了命令接口，通常会持有一个接收者对象，并定义了一个execute方法来执行请求。
- 具体命令类知道如何执行与接收者相关联的动作，通常动作实现在接收者对象中，但命令对象决定了何时执行动作。
Receiver（接收者）
- 知道如何执行与命令相关联的具体操作。任何类都可能成为接收者，只要它能实现执行请求所需的操作。
Invoker（调用者）
- 也称为请求者，它负责调用命令对象来执行请求。
- 调用者并不直接知道接收者的存在，也不直接与接收者交互。它通过命令对象来间接调用接收者。
Client（客户端）
- 创建具体命令对象，并设置给调用者。
- 客户端负责组装命令对象，但并不直接调用接收者。

命令模式类图

示例

我们将模拟使用命令模式实现一个电视开关机Demo。电视遥控器操作有许多种，Demo实现电视的开机和关机两种操作，使用命令模式完成，方便后续其他操作模式的拓展。

根据上述命令模式的结构，首先创建一个命令接口，在抽象命令中，具有一个execute()方法，待会的具体命令将实现这个execute()方法。

//抽象命令接口public interface Command {//命令执行void execute() throws InterruptedException;}

接着，我们需要定义一个命令的接收者，即负责处理命令的具体逻辑操作。在这个类中，我们定义了两种操作的方法，分别是on()和off()。在两个方法中分别输出打开和关闭

public class TVCommandReceiver {public void on() throws InterruptedException {System.out.println("turn on tv");Thread.sleep(2000);System.out.println("now tv is on");}public void off() throws InterruptedException {System.out.println("turn off tv ");Thread.sleep(2000);System.out.println("now tv is off");}}

然后实现具体的命令，CommandOn类实现了Command命令的execute()方法，并且管理了一个命令接收者实例，方便调用者Invoker进行调用

public class CommandOn implements Command{TVCommandReceiver tvCommandReceiver;public CommandOn(TVCommandReceiver tvCommandReceiver) {this.tvCommandReceiver = tvCommandReceiver;}@Overridepublic void execute() throws InterruptedException {tvCommandReceiver.on();}}

CommandOff与CommandOn相类似

public class CommandOff implements Command{TVCommandReceiver tvCommandReceiver;public CommandOff(TVCommandReceiver tvCommandReceiver) {this.tvCommandReceiver = tvCommandReceiver;}@Overridepublic void execute() throws InterruptedException {tvCommandReceiver.off();}}

最后，我们要实现一个命令的调用者即Invoker类，该类中含有添加命令和命令执行的具体逻辑。并管理了一个命令列表，方便记录历史。

在Invoker类中，我们实现了三个方法，分别是putCommand()、runCommand()和cancelCommand()。putCommand()方法会将所有命令加入到命令列表中。而runCommand()方法将遍历所有命令，负责执行具体命令，cancelCommand()用于执行时取消某个命令。

public class Invoker {private List<Command> commandList = new ArrayList<>();/*** * 添加命令 * @param command */public void putCommand(Command command) {commandList.add(command);}/*** * 执行命令 * @throws InterruptedException */public void runCommand() throws InterruptedException {if (commandList.size() == 0) {System.out.println("no command input");}for (Command command : commandList) {command.execute();}commandList.clear();}/*** * 取消命令 * @param command */public void cancelCommand(Command command) {if (commandList.size() == 0) {System.out.println("no command input");}int index = commandList.indexOf(command);if (index == -1) {System.out.println("no such command find ");} else {commandList.remove(index);System.out.println("command " + command + "has been canceled");}}}

至此，尝试创建Client进行测试

public class Client {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {//注册命令接收者TVCommandReceiver receiver = new TVCommandReceiver();//注册命令CommandOn tvOnCommand = new CommandOn(receiver);CommandOff tvOffCommand = new CommandOff(receiver);//添加命令Invoker invoker = new Invoker();invoker.putCommand(tvOnCommand);invoker.putCommand(tvOffCommand);//取消命令invoker.cancelCommand(tvOffCommand);//命令执行invoker.runCommand();}}

执行结果：
command com.jerry.commandPattern.CommandOff@1b6d3586has been canceled
turn on tv
now tv is on
Process finished with exit code 0

至此，我们实现了简单的命令模式案例

优缺点

优点：

降低耦合度：命令模式可以将请求者与接收者解耦，调用者只需要知道如何调用命令，而不需要知道命令的具体实现细节。
扩展性良好：增加或删除命令非常方便，满足“开闭原则”。由于增加新的命令类不会影响到其他类，因此系统具有良好的扩展性。
支持宏命令：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（宏命令），从而可以一次性执行多个操作。
支持撤销和重做：命令模式可以与备忘录模式结合，实现命令的撤销与恢复操作，方便实现撤销（Undo）和重做（Redo）功能。

缺点：

命令类过多：如果系统中有大量的命令，那么就需要创建大量的命令类，这可能会导致系统结构变得复杂，增加理解和维护的难度。
可能导致性能问题：如果命令的执行过程比较复杂，那么频繁地创建和销毁命令对象可能会对系统的性能产生负面影响。
客户端代码可能变得复杂：如果客户端需要创建和管理大量的命令对象，那么客户端代码可能会变得复杂和难以维护。

代码相关代码可以参考 代码仓库

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