命令模式(设计模式详解版)-mile米乐体育

在软件开发系统中,“方法的请求者”与“方法的实现者”之间经常存在紧密的耦合关系,这不利于软件功能的扩展与维护。例如,想对方法进行“撤销、重做、记录”等处理都很不方便,因此“如何将方法的请求者与实现者解耦?”变得很重要,命令模式就能很好地解决这个问题。 在现实生活中,命令模式的例子也很多。比如看电视时,我们只需要轻轻一按遥控器就能完成频道的切换,这就是命令模式,将换台请求和换台处理完全解耦了。电视机遥控器(命令发送者)通过按钮(具体命令)来遥控电视机(命令接收者)。 再比如,我们去餐厅吃饭,菜单不是等到客人来了之后才定制的,而是已经预先配置好的。这样,客人来了就只需要点菜,而不是任由客人临时定制。餐厅提供的菜单就相当于把请求和处理进行了解耦,这就是命令模式的体现。

命令模式的定义与特点

命令(command)模式的定义如下:将一个请求封装为一个对象,使发出请求的责任和执行请求的责任分割开。这样两者之间通过命令对象进行沟通,这样方便将命令对象进行储存、传递、调用、增加与管理。 命令模式的主要优点如下。
  1. 通过引入中间件(抽象接口)降低系统的耦合度。
  2. 扩展性良好,增加或删除命令非常方便。采用命令模式增加与删除命令不会影响其他类,且满足“开闭原则”。
  3. 可以实现宏命令。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,即宏命令。
  4. 方便实现 undo 和 redo 操作。命令模式可以与后面介绍的备忘录模式结合,实现命令的撤销与恢复。
  5. 可以在现有命令的基础上,增加额外功能。比如日志记录,结合装饰器模式会更加灵活。
其缺点是:
  1. 可能产生大量具体的命令类。因为每一个具体操作都需要设计一个具体命令类,这会增加系统的复杂性。
  2. 命令模式的结果其实就是接收方的执行结果,但是为了以命令的形式进行架构、解耦请求与实现,引入了额外类型结构(引入了请求方与抽象命令接口),增加了理解上的困难。不过这也是设计模式的通病,抽象必然会额外增加类的数量,代码抽离肯定比代码聚合更加难理解。

命令模式的结构与实现

可以将系统中的相关操作抽象成命令,使调用者与实现者相关分离,其结构如下。

1. 模式的结构

命令模式包含以下主要角色。
  1. 抽象命令类(command)角色:声明执行命令的接口,拥有执行命令的抽象方法 execute()。
  2. 具体命令类(concrete command)角色:是抽象命令类的具体实现类,它拥有接收者对象,并通过调用接收者的功能来完成命令要执行的操作。
  3. 实现者/接收者(receiver)角色:执行命令功能的相关操作,是具体命令对象业务的真正实现者。
  4. 调用者/请求者(invoker)角色:是请求的发送者,它通常拥有很多的命令对象,并通过访问命令对象来执行相关请求,它不直接访问接收者。
其结构图如图 1 所示。 图1 命令模式的结构图

2. 模式的实现

命令模式的代码如下:
 package command;  public class commandpattern {     public static void main(string[] args) {         command cmd = new concretecommand();         invoker ir = new invoker(cmd);         system.out.println("客户访问调用者的call()方法...");         ir.call();     } }  //调用者 class invoker {     private command command;      public invoker(command command) {         this.command = command;     }      public void setcommand(command command) {         this.command = command;     }      public void call() {         system.out.println("调用者执行命令command...");         command.execute();     } }  //抽象命令 interface command {     public abstract void execute(); }  //具体命令 class concretecommand implements command {     private receiver receiver;      concretecommand() {         receiver = new receiver();     }      public void execute() {         receiver.action();     } }  //接收者 class receiver {     public void action() {         system.out.println("接收者的action()方法被调用...");     } }
程序的运行结果如下:
 客户访问调用者的call()方法... 调用者执行命令command... 接收者的action()方法被调用...

命令模式的应用实例

【例1】用命令模式实现客户去餐馆吃早餐的实例。 分析:客户去餐馆可选择的早餐有肠粉、河粉和馄饨等,客户可向服务员选择以上早餐中的若干种,服务员将客户的请求交给相关的厨师去做。这里的点早餐相当于“命令”,服务员相当于“调用者”,厨师相当于“接收者”,所以用命令模式实现比较合适。
  • 首先,定义一个早餐类(breakfast),它是抽象命令类,有抽象方法 cooking(),说明要做什么;
  • 再定义其子类肠粉类(changfen)、馄饨类(huntun)和河粉类(hefen),它们是具体命令类,实现早餐类的 cooking() 方法,但它们不会具体做,而是交给具体的厨师去做;
  • 具体厨师类有肠粉厨师(changfenchef)、馄饨厨师(huntunchef)和河粉厨师(hefenchef),他们是命令的接收者。
由于本实例要显示厨师做菜的效果图(点此下载要显示的效果图),所以把每个厨师类定义为 jframe 的子类;最后,定义服务员类(waiter),它接收客户的做菜请求,并发出做菜的命令。客户类是通过服务员类来点菜的,图 2 所示是其结构图。 图2 客户在餐馆吃早餐的结构图 程序代码如下:
 package command;  import javax.swing.*;  public class cookingcommand {     public static void main(string[] args) {         breakfast food1 = new changfen();         breakfast food2 = new huntun();         breakfast food3 = new hefen();         waiter fwy = new waiter();         fwy.setchangfen(food1);//设置肠粉菜单         fwy.sethuntun(food2);  //设置河粉菜单         fwy.sethefen(food3);   //设置馄饨菜单         fwy.choosechangfen();  //选择肠粉         fwy.choosehefen();     //选择河粉         fwy.choosehuntun();    //选择馄饨     } }  //调用者:服务员 class waiter {     private breakfast changfen, huntun, hefen;      public void setchangfen(breakfast f) {         changfen = f;     }      public void sethuntun(breakfast f) {         huntun = f;     }      public void sethefen(breakfast f) {         hefen = f;     }      public void choosechangfen() {         changfen.cooking();     }      public void choosehuntun() {         huntun.cooking();     }      public void choosehefen() {         hefen.cooking();     } }  //抽象命令:早餐 interface breakfast {     public abstract void cooking(); }  //具体命令:肠粉 class changfen implements breakfast {     private changfenchef receiver;      changfen() {         receiver = new changfenchef();     }      public void cooking() {         receiver.cooking();     } }  //具体命令:馄饨 class huntun implements breakfast {     private huntunchef receiver;      huntun() {         receiver = new huntunchef();     }      public void cooking() {         receiver.cooking();     } }  //具体命令:河粉 class hefen implements breakfast {     private hefenchef receiver;      hefen() {         receiver = new hefenchef();     }      public void cooking() {         receiver.cooking();     } }  //接收者:肠粉厨师 class changfenchef extends jframe {     private static final long serialversionuid = 1l;     jlabel l = new jlabel();      changfenchef() {         super("煮肠粉");         l.seticon(new imageicon("src/command/changfen.jpg"));         this.add(l);         this.setlocation(30, 30);         this.pack();         this.setresizable(false);         this.setdefaultcloseoperation(jframe.exit_on_close);     }      public void cooking() {         this.setvisible(true);     } }  //接收者:馄饨厨师 class huntunchef extends jframe {     private static final long serialversionuid = 1l;     jlabel l = new jlabel();      huntunchef() {         super("煮馄饨");         l.seticon(new imageicon("src/command/huntun.jpg"));         this.add(l);         this.setlocation(350, 50);         this.pack();         this.setresizable(false);         this.setdefaultcloseoperation(jframe.exit_on_close);     }      public void cooking() {         this.setvisible(true);     } }  //接收者:河粉厨师 class hefenchef extends jframe {     private static final long serialversionuid = 1l;     jlabel l = new jlabel();      hefenchef() {         super("煮河粉");         l.seticon(new imageicon("src/command/hefen.jpg"));         this.add(l);         this.setlocation(200, 280);         this.pack();         this.setresizable(false);         this.setdefaultcloseoperation(jframe.exit_on_close);     }      public void cooking() {         this.setvisible(true);     } }
程序的运行结果如图 2 所示。 图2 客户在餐馆吃早餐的运行结果

命令模式的应用场景

当系统的某项操作具备命令语义,且命令实现不稳定(变化)时,可以通过命令模式解耦请求与实现。使用抽象命令接口使请求方的代码架构稳定,封装接收方具体命令的实现细节。接收方与抽象命令呈现弱耦合(内部方法无需一致),具备良好的扩展性。 命令模式通常适用于以下场景。
  1. 请求调用者需要与请求接收者解耦时,命令模式可以使调用者和接收者不直接交互。
  2. 系统随机请求命令或经常增加、删除命令时,命令模式可以方便地实现这些功能。
  3. 当系统需要执行一组操作时,命令模式可以定义宏命令来实现该功能。
  4. 当系统需要支持命令的撤销(undo)操作和恢复(redo)操作时,可以将命令对象存储起来,采用备忘录模式来实现。

命令模式的扩展

在软件开发中,有时将命令模式与前面学的组合模式联合使用,这就构成了宏命令模式,也叫组合命令模式。宏命令包含了一组命令,它充当了具体命令与调用者的双重角色,执行它时将递归调用它所包含的所有命令,其具体结构图如图 3 所示。 图3 组合命令模式的结构图 程序代码如下:
 package command;  import java.util.arraylist;  public class compositecommandpattern {     public static void main(string[] args) {         abstractcommand cmd1 = new concretecommand1();         abstractcommand cmd2 = new concretecommand2();         compositeinvoker ir = new compositeinvoker();         ir.add(cmd1);         ir.add(cmd2);         system.out.println("客户访问调用者的execute()方法...");         ir.execute();     } }  //抽象命令 interface abstractcommand {     public abstract void execute(); }  //树叶构件: 具体命令1 class concretecommand1 implements abstractcommand {     private compositereceiver receiver;      concretecommand1() {         receiver = new compositereceiver();     }      public void execute() {         receiver.action1();     } }  //树叶构件: 具体命令2 class concretecommand2 implements abstractcommand {     private compositereceiver receiver;      concretecommand2() {         receiver = new compositereceiver();     }      public void execute() {         receiver.action2();     } }  //树枝构件: 调用者 class compositeinvoker implements abstractcommand {     private arraylist children = new arraylist();      public void add(abstractcommand c) {         children.add(c);     }      public void remove(abstractcommand c) {         children.remove(c);     }      public abstractcommand getchild(int i) {         return children.get(i);     }      public void execute() {         for (object obj : children) {             ((abstractcommand) obj).execute();         }     } }  //接收者 class compositereceiver {     public void action1() {         system.out.println("接收者的action1()方法被调用...");     }      public void action2() {         system.out.println("接收者的action2()方法被调用...");     } }
程序的运行结果如下:
 客户访问调用者的execute()方法... 接收者的action1()方法被调用... 接收者的action2()方法被调用...
当然,命令模式还可以同备忘录(memento)模式组合使用,这样就变成了可撤销的命令模式,这将在后面介绍。
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