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  • 每天学习一个设计模式(十四):行为型之命令模式

    一、基本概念

    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 youparameterize 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。)

    二、通俗解释

    COMMAND命令模式:俺有一个MM家里管得特别严,没法见面,只好借助于她弟弟在我们俩之间传送信息,她对我有什么指示,就写一张纸条让她弟弟带给我。这不,她弟弟又传送过来一个COMMAND,为了感谢他,我请他吃了碗杂酱面,哪知道他说:“我同时给我姐姐三个男朋友送COMMAND,就数你最小气,才请我吃面。” 命令模式:命令模式把一个请求或者操作封装到一个对象中。命令模式把发出命令的责任和执行命令的责任分割开,委派给不同的对象。命令模式允许请求的一方和发送的一方独立开来,使得请求的一方不必知道接收请求的一方的接口,更不必知道请求是怎么被接收,以及操作是否执行,何时被执行以及是怎么被执行的。系统支持命令的撤消。

    三、命令模式详解

    1.命令模式的通用模版

    命令模式的通用类图如图所示。

    在该类图中,我们看到三个角色:

    ●Receive接收者角色

    该角色就是干活的角色,命令传递到这里是应该被执行的,具体到我们上面的例子中就是Group的三个实现类。

    ●Command命令角色

    需要执行的所有命令都在这里声明。

    ●Invoker调用者角色

    接收到命令,并执行命令。在例子中,我(项目经理)就是这个角色。

    命令模式比较简单,但是在项目中非常频繁地使用,因为它的封装性非常好,把请求方(Invoker)和执行方(Receiver)分开了,扩展性也有很好的保障,通用代码比较简单。我们先阅读一下Receiver类。

    public abstract class Receiver {
        /**
         * 抽象接收者,定义每个接收者都必须完成的业务
         */
        public abstract void doSomething();
    }

    很奇怪,为什么Receiver是一个抽象类?那是因为接收者可以有多个,有多个就需要定义一个所有特性的抽象集合——抽象的接收者,其具体的接收者如下:

    public class ConcreteReceiver1 extends Receiver {
        @Override
        public void doSomething() {
            //业务逻辑
        }
    }
    
    public class ConcreteReceiver2 extends Receiver {
        @Override
        public void doSomething() {
            //业务逻辑
        }
    }

    接收者可以是N个,这要依赖业务的具体定义。命令角色是命令模式的核心,其抽象的命令类如下:

    public abstract class Command {
        /**
         * 每个命令类都必须有一个执行命令的方法
         */
        public abstract void execute();
    }

    根据环境的需求,具体的命令类也可以有N个,其实现类如下:

    public class ConcreteCommand1 extends Command {
        /**
         * 对哪个Receiver类进行命令处理
         */
        private Receiver receiver;
    
        /**
         * 构造函数传递接收者
         *
         * @param receiver
         */
        public ConcreteCommand1(Receiver receiver) {
            this.receiver = receiver;
        }
    
        @Override
        public void execute() {
            //业务逻辑
            this.receiver.doSomething();
        }
    }
    
    public class ConcreteCommand2 extends Command {
        /**
         * 对哪个Receiver类进行命令处理
         */
        private Receiver receiver;
    
        /**
         * 构造函数传递接收者
         *
         * @param receiver
         */
        public ConcreteCommand2(Receiver receiver) {
            this.receiver = receiver;
        }
    
        @Override
        public void execute() {
            //业务逻辑
            this.receiver.doSomething();
        }
    }

    定义了两个具体的命令类,读者可以在实际应用中扩展该命令类。在每个命令类中,通过构造函数定义了该命令是针对哪一个接收者发出的,定义一个命令接收的主体。调用者非常简单,仅实现命令的传递。

    public class Invoker {
        private Command command;
    
        /**
         * 受气包,接收命令
         *
         * @param command
         */
        public void setCommand(Command command) {
            this.command = command;
        }
    
        public void action() {
            this.command.execute();
        }
    }

    调用者就像是一个受气包,不管什么命令,都要接收、执行!那我们来看高层模块如何调用命令模式。

    public class Client {
        public static void main(String[] args) {
            //首先声明调用者Invoker
            Invoker invoker = new Invoker();
            //定义接收者
            Receiver receiver = new ConcreteReceiver1();
            //定义一个发送给接收者的命令
            Command command = new ConcreteCommand1(receiver);
            //把命令交给调用者去执行
            invoker.setCommand(command);
            invoker.action();
        }
    }

    一个完整的命令模式就此完成,读者可以在此基础上进行扩展。

    2.项目经理也难当

    我是公司的项目经理,在国内做项目,项目经理需要什么都懂,什么都管。做好了,项目经理能分到一杯羹;做不好,都是项目经理的责任。这几乎是绝对的,我带过很多项目,行政命令一压下来,那就一条道:做完做好!

    虽然我们公司是一个集团公司,但是我们部门的业绩是独立核算的,也就是说,我们部门不仅可以为集团公司服务,还可以为其他甲方服务,赚取更多的外快。2007年,我曾负责一个比较小的项目(但是项目的合同金额可不少)——为某家旅行社建立一套内部管理系统。该旅行社的门店比较多,员工也比较多,这个内部管理系统用来管理客户、旅游资源、票务以及内部事务,整体上类似于一个小型的MIS系统。客户的需求比较明确,因为他们曾经自己购买了一套内部管理系统,这次变动基本上是翻版;而且这家旅行社也有自己的IT部门,技术人员之间语言相通,比较好相处,也没有交流鸿沟。

    该项目的成员分工采用了常规的分工方式,分为需求组(Requirement Group,RG)、美工组(PageGroup,PG)、代码组(我们内部还有一个比较优雅的名字:逻辑实现组,这里使用大家经常称呼的名称,即Code Group,简称CG),加上我这个项目经理正好十个人。刚开始,客户(也就是旅行社,甲方)很乐意和我们每个组探讨,比如和需求组讨论需求、和美工讨论页面、和代码组讨论实现,告诉他们修改、删除、增加各种内容等。这是一种比较常见的甲乙方合作模式,甲方深入到乙方的项目开发中,我们可以使用类图来表示这个过程,如图所示。

    这个类图很简单,客户和三个组都有交流,这也合情合理。那我们看看这个过程的实现,首先看抽象类Group。

    public abstract class Group {
        /**
         * 甲乙双方分开办公,如果你要和某个组讨论,你首先要找到这个组
         */
        public abstract void find();
    
        /**
         * 被要求增加功能
         */
        public abstract void add();
    
        /**
         * 被要求删除功能
         */
        public abstract void delete();
    
        /**
         * 被要求修改功能
         */
        public abstract void change();
    
        /**
         * 被要求给出所有的变更计划
         */
        public abstract void plan();
    }

    大家看抽象类中的每个方法,其中的每个都是一个命令语气——“找到它,增加,删除,给我计划!”这些都是命令,给出命令然后由相关的人员去执行。我们再看3个实现类,其中的需求组最重要,需求组RequirmentGroup类。

    public class RequirementGroup extends Group {
        @Override
        public void find() {
            System.out.println("找到需求组...");
        }
    
        @Override
        public void add() {
            System.out.println("客户要求增加一项需求...");
        }
    
        @Override
        public void delete() {
            System.out.println("客户要求删除一项需求...");
        }
    
        @Override
        public void change() {
            System.out.println("客户要求修改一项需求...");
        }
    
        @Override
        public void plan() {
            System.out.println("客户要求需求变更计划...");
        }
    }

    需求组有了,我们再看美工组。美工组也很重要,是项目的脸面,客户最终接触到的还是界面。美工组PageGroup类。

    public class PageGroup extends Group {
        @Override
        public void find() {
            System.out.println("找到美工组...");
        }
    
        @Override
        public void add() {
            System.out.println("客户要求增加一项需求...");
        }
    
        @Override
        public void delete() {
            System.out.println("客户要求删除一项需求...");
        }
    
        @Override
        public void change() {
            System.out.println("客户要求修改一项需求...");
        }
    
        @Override
        public void plan() {
            System.out.println("客户要求需求变更计划...");
        }
    }

    最后看代码组。这个组的成员一般比较沉闷,不多说话,但多做事儿,这是这个组的典型特点。代码组CodeGroup类。

    public class CodeGroup extends Group {
        @Override
        public void find() {
            System.out.println("找到代码组...");
        }
    
        @Override
        public void add() {
            System.out.println("客户要求增加一项需求...");
        }
    
        @Override
        public void delete() {
            System.out.println("客户要求删除一项需求...");
        }
    
        @Override
        public void change() {
            System.out.println("客户要求修改一项需求...");
        }
    
        @Override
        public void plan() {
            System.out.println("客户要求需求变更计划...");
        }
    }

    整个项目的3个支柱都已经产生了,那看客户怎么和我们谈。客户刚开始提交了他们自己写的一份比较完整的需求,需求组根据这份需求写了一份分析说明书,客户看后,要求增加需求,该场景如下:

    public class Client {
        public static void main(String[] args) {
            //首先客户找到需求组说,过来谈需求,并修改
            System.out.println("----------客户要求增加一项需求----------");
            Group rg = new RequirementGroup();
            //找到需求组
            rg.find();
            //增加一个需求
            rg.add();
            //要求变更计划
            rg.plan();
        }
    }

    运行的结果如下所示:

    ----------客户要求增加一项需求----------
    找到需求组...
    客户要求增加一项需求...
    客户要求需求变更计划...

    客户的需求暂时满足了,过了一段时间,客户又要求“界面多画了一个,过来谈谈”,于是又有一次场景变化。

    public class Client {
        public static void main(String[] args) {
            //首先客户找到需求组说,过来谈页面,并修改
            System.out.println("----------客户要求删除一个页面----------");
            Group pg = new PageGroup();
            //找到页面组
            pg.find();
            //删除一个页面
            pg.delete();
            //要求变更计划
            pg.plan();
        }
    }

    运行结果如下所示:

    ----------客户要求删除一个页面----------
    找到美工组...
    客户要求删除一项需求...
    客户要求需求变更计划...

    好了,界面也谈过了,应该没什么大问题了吧。过了一天后,客户又让代码组过去,说是数据库设计问题,然后又叫美工组过去,布置了一堆命令……这个就不一一写了,大家应该能够体会得到!问题来了,我们修改可以,但是每次都是叫一个组去,布置个任务,然后出计划,每次都这样,如果让你当甲方,你烦不烦?而且这种方式很容易出错误,并且还真发生过。客户把美工叫过去了,要删除,可美工说需求是这么写的,然后客户又命令需求组过去,一次次地折腾之后,客户也烦躁了,于是直接抓住我这个项目经理说:“我不管你们内部怎么安排,你就给我找个接头负责人,我告诉他怎么做,删除页面,增加功能,你们内部怎么处理我不管,我就告诉他我要干什么就成了……”

    我一听,好啊,这也正是我想要的,我们项目组的兄弟们也已经受不了了,于是我改变了一下我的处理方式,如图所示。

    在原有的类图上增加了一个Invoker类,其作用是根据客户的命令安排不同的组员进行工作,例如,客户说“界面上删除一条记录”,Invoker类接收到该String类型命令后,通知美工组PageGroup开始delete,然后再找到代码组CodeGroup后台不要存到数据库中,最后反馈给客户一个执行计划。这是一个挺好的方案,但是客户的命令是一个String类型的,这有非常多的变化,仅仅通过一个字符串来传递命令并不是一个非常好的方案,因为在系统设计中,字符串没有约束力,根据字符串判断相关的业务逻辑不是一个优秀的解决方案。那怎么才是一个优秀的方案呢?解决方案是:对客户发出的命令进行封装,每个命令是一个对象,避免客户、负责人、组员之间的交流误差,封装后的结果就是客户只要说一个命令,我的项目组就立刻开始启动,不用思考、解析命令字符串,如图所示。

    Command抽象类只有一个方法execute,其作用就是执行命令,子类非常坚决地实现该命令,与军队中类似,上级军官给士兵发布命令:爬上这个旗杆!然后士兵回答:Yes,Sir!完美的项目也与此类似,客户发送一个删除页面的命令,接头负责人Invoker接收到命令后,立刻执行DeletePageCommand的execute方法。对类图中增加的几个类说明如下。

    Command抽象类:客户发给我们的命令,定义三个工作组的成员变量,供子类使用;定义一个抽象方法execute,由子类来实现。

    CInvoker实现类:项目接头负责人,setComand接收客户发给我们的命令,action方法是执行客户的命令(方法名写成是action,与command的execute区分开,避免混淆)。其中,Command抽象类是整个扩展的核心。

    public abstract class Command {
        /**
         * 把三个组都定义好,子类可以直接使用
         */
        protected RequirementGroup rg = new RequirementGroup();
        protected PageGroup pg = new PageGroup();
        protected CodeGroup cg = new CodeGroup();
    
        /**
         * 只有一个方法,你要我做什么事情
         */
        public abstract void execute();
    }

    抽象类很简单,具体的实现类只要实现execute方法就可以了。在一个项目中,需求增加是很常见的,那就把“增加需求”定义为一个命令AddRequirementCommand类。

    public class AddRequirementCommand extends Command {
        @Override
        public void execute() {
            //找到需求组
            super.rg.find();
            //增加一份需求
            super.rg.add();
            //给出计划
            super.rg.plan();
        }
    }

    页面变更也是比较频繁发生的,定义一个删除页面的命令 DeletePageCommand类。

    public class DeletePageCommand extends Command {
        @Override
        public void execute() {
            //找到页面组
            super.pg.find();
            //删除一个页面
            super.pg.delete();
            //给出计划
            super.pg.plan();
        }
    }

    Command抽象类可以有N个子类,如增加一个功能命令(AddFunCommand),删除一份需求命令(DeleteRequirementCommand)等,这里就不再描述了,只要是由客户产生、时常性的行为都可以定义为一个命令,其实现类都比较简单,读者可以自行扩展。客户发送的命令已经确定下来,我们再看负责人Invoker。

    public class Invoker {
        /**
         * 什么命令
         */
        private Command command;
    
        /**
         * 接收客户发出的命令
         *
         * @param command
         */
        public void setCommand(Command command) {
            this.command = command;
        }
    
        /**
         * 执行客户的命令
         */
        public void action() {
            this.command.execute();
        }
    }

    这更简单了,负责人只要接到客户的命令,就立刻执行。我们模拟增加一项需求的过程。

    public class Client {
        public static void main(String[] args) {
            //定义我们的接头人
            Invoker xiaoSan = new Invoker();
            //客户要求增加一项需求
            System.out.println("----------客户要求增加一项需求----------");
            //客户给我们下命令来
            Command command = new AddRequirementCommand();
            //接头人接收到命令
            xiaoSan.setCommand(command);
            //接头人执行命令
            xiaoSan.action();
        }
    }

    运行结果如下所示:

    ----------客户要求增加一项需求----------
    找到需求组...
    客户要求增加一项需求...
    客户要求需求变更计划...

    是不是我们的场景类简单了很多?客户只要给命令,我马上执行。简单!非常简单!那我们看看,如果客户要求删除一个页面,我们的修改有多大。

    public class Client {
        public static void main(String[] args) {
            //定义我们的接头人
            Invoker xiaoSan = new Invoker();
            //客户要求增加一项需求
            System.out.println("----------客户要求删除一个页面----------");
            //客户给我们下命令来
            Command command = new DeletePageCommand();
            //接头人接收到命令
            xiaoSan.setCommand(command);
            //接头人执行命令
            xiaoSan.action();
        }
    }

    运行结果如下所示:

    ----------客户要求删除一个页面----------
    找到美工组...
    客户要求删除一项需求...
    客户要求需求变更计划...

    只修改了这么多,是不是很简单,而且客户也不用知道到底由谁来修改,高内聚的要求体现出来了,这就是命令模式。

    3.命令模式的优缺点

    命令模式的优点

    ●类间解耦

    调用者角色与接收者角色之间没有任何依赖关系,调用者实现功能时只需调用Command抽象类的execute方法就可以,不需要了解到底是哪个接收者执行。

    ●可扩展性

    Command的子类可以非常容易地扩展,而调用者Invoker和高层次的模块Client不产生严重的代码耦合。

    ●命令模式结合其他模式会更优秀

    命令模式可以结合责任链模式,实现命令族解析任务;结合模板方法模式,则可以减少Command子类的膨胀问题。

    命令模式的缺点

    命令模式也是有缺点的,请看Command的子类:如果有N个命令,问题就出来了,Command的子类就可不是几个,而是N个,这个类膨胀得非常大,这个就需要读者在项目中慎重考虑使用。


    参考秦小波的《设计模式之禅(第2版)》

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