【设计模式】命令模式

一、前言

　　读完单例模式，接着品命令模式，命令模式在工程实践中有应用，如MVC框架中使用了命令模式，还有日志系统（从异常中恢复）和事务系统都可以使用命令模式，命令模式可以解耦命令请求者和命令执行者，下面开始学习命令模式。

二、命令模式定义

　　定义：命令模式将请求封装成对象，以便使用不同的请求、队列或者日志来参数化其他对象。命令模式也支持撤销的操作。

　　从定义可以看出，命令模式核心的概念就是讲请求封装成为对象，这样，对象可以被传递，从而解耦请求者和执行者。

　　命令模式的类图如下

　　说明：对于类图说明如下

　　① Client负责创建一个ConcreteCommand，并设置接受者。

　　② Invoker持有一个命令对象，并在某个时间点调用命令对象的execute方法，将请求付诸实行。

　　③ Command为所有命令声明了一个接口，调用命令对象的execute方法，就可以让接受者进行相关的动作，这个接口也具备一个undo方法。

　　④ ConcreteCommand定义了动作和接受者之间的绑定关系，调用者只要调用execute方法就可以发出请求，然后由ConcreteCommand调用接受者的一个或多个动作。

　　⑤ Receiver为接受者，实现请求具体的动作，任何类都可以当接受者。

三、示例说明

　　设想如下场景，家里的电器都通过一个遥控器来控制，按下按钮即可控制电器的开关，并且只要在遥控的相关插口插入对应的电器模块，即可控制相应的电器，即可很方便的进行替换。

　　3.1 v1.0

　　Command　　

package com.hust.grid.leesf.command;

interface Command {
    void execute();
    void undo();
}

　　LightOnCommand

package com.hust.grid.leesf.command;

public class LightOnCommand implements Command {
    private Receiver light;
    
    public LightOnCommand(Receiver receiver) {
        this.light = receiver;
    }
    
    @Override
    public void execute() {
        light.on();
    }

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

}

　　LightOffCommand

package com.hust.grid.leesf.command;

public class LightOffCommand implements Command {
    private Receiver light;
    
    public LightOffCommand(Receiver receiver) {
        light = receiver;
    }
    
    @Override
    public void execute() {
        light.off();
    }

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

　　CeilingFanOnCommand

package com.hust.grid.leesf.command;

public class CeilingFanOnCommand implements Command {
    private Receiver ceilingFan;
    
    public CeilingFanOnCommand(Receiver receiver) {
        ceilingFan = receiver;
    }
    
    @Override
    public void execute() {
        ceilingFan.on();
    }

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

　　CeilingFanOffCommand

package com.hust.grid.leesf.command;

public class CeilingFanOffCommand implements Command {
    private Receiver ceilingFan;
    
    public CeilingFanOffCommand(Receiver receiver) {
        ceilingFan = receiver;
    }
    
    @Override
    public void execute() {
        ceilingFan.off();
    }

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

　　Receiver

package com.hust.grid.leesf.command;

public abstract class Receiver {
    protected String name;
    public Receiver(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    public void on() {
        System.out.println(this.name + " is on");
    }
    
    public void off() {
        System.out.println(this.name + " is off");
    }
}

　　Light

package com.hust.grid.leesf.command;

public class Light extends Receiver {
    public Light(String name) {
        super(name);
    }
}

　　CeilingFan

package com.hust.grid.leesf.command;

public class CeilingFan extends Receiver {
    public CeilingFan(String name) {
        super(name);
    }
}

　　RemoteController

package com.hust.grid.leesf.command;

public class RemoteController {
    Command[] onCommands;
    Command[] offCommands;
    Command undoCommand;
    
    public RemoteController(int slotSize) {
        onCommands = new Command[slotSize];
        offCommands = new Command[slotSize];
    }
    
    public void setCommand(int slot, Command onCommand, Command offCommand) {
        onCommands[slot] = onCommand;
        offCommands[slot] = offCommand;
    }
    
    public void onButtonWasPushed(int slot) {
        undoCommand = onCommands[slot];
        onCommands[slot].execute();
    }
    
    public void offButtonWasPushed(int slot) {
        undoCommand = offCommands[slot];
        offCommands[slot].execute();
    }
    
    public void undoButtonWasPushed() {
        undoCommand.undo();
    }
}

　　Main（用于测试）

package com.hust.grid.leesf.command;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 遥控器
        RemoteController remoteController = new RemoteController(3);

        Light livingRoomLight = new Light("LivingRoomLight");
        Light kitchenLight = new Light("KitchenLight");
        CeilingFan ceilingFan = new CeilingFan("CeilingFan");
        
        LightOnCommand livingRoomLightOnCommand = new LightOnCommand(livingRoomLight);
        LightOffCommand livingRoomLightOffCommand = new LightOffCommand(livingRoomLight);
        
        LightOnCommand kitchenLightOnCommand = new LightOnCommand(kitchenLight);
        LightOnCommand kitchenLightOffCommand = new LightOnCommand(kitchenLight);
        
        CeilingFanOnCommand ceilingFanOnCommand = new CeilingFanOnCommand(ceilingFan);
        CeilingFanOffCommand ceilingFanOffCommand = new CeilingFanOffCommand(ceilingFan);
        
        remoteController.setCommand(0, livingRoomLightOnCommand, livingRoomLightOffCommand);
        remoteController.setCommand(1, kitchenLightOnCommand, kitchenLightOffCommand);
        remoteController.setCommand(2, ceilingFanOnCommand, ceilingFanOffCommand);
        
        // 模拟遥控按下按钮
        remoteController.onButtonWasPushed(0);        
        remoteController.onButtonWasPushed(1);
        remoteController.onButtonWasPushed(2);
        remoteController.offButtonWasPushed(2);
        // 撤销操作
        remoteController.undoButtonWasPushed();
    }
}

　　运行结果

LivingRoomLight is on
KitchenLight is on
CeilingFan is on
CeilingFan is off
CeilingFan is on

　　说明：使用了命令模式，一切都运行良好，并且可进行撤销操作。

　　若需要添加这样的功能，当按下按钮时，指定的所有电器都开或者关闭，即宏命令。

　　3.2 v2.0

　　添加宏命令，即一次性可以执行多个命令

　　MacroCommand

package com.hust.grid.leesf.command;

public class MacroCommand implements Command {
    private Command[] commands;
    public MacroCommand(Command[] commands) {
        this.commands = commands;
    }
    
    @Override
    public void execute() {
        for (int i = 0; i < commands.length; i++) {
            commands[i].execute();
        }
    }

    @Override
    public void undo() {
        for (int i = 0; i < commands.length; i++) {
            commands[i].undo();
        }
    }

}

　　Main（用作测试）

package com.hust.grid.leesf.command;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 遥控器
        RemoteController remoteController = new RemoteController(4);

        Light livingRoomLight = new Light("LivingRoomLight");
        Light kitchenLight = new Light("KitchenLight");
        CeilingFan ceilingFan = new CeilingFan("CeilingFan");
        
        LightOnCommand livingRoomLightOnCommand = new LightOnCommand(livingRoomLight);
        LightOffCommand livingRoomLightOffCommand = new LightOffCommand(livingRoomLight);
        
        LightOnCommand kitchenLightOnCommand = new LightOnCommand(kitchenLight);
        LightOnCommand kitchenLightOffCommand = new LightOnCommand(kitchenLight);
        
        CeilingFanOnCommand ceilingFanOnCommand = new CeilingFanOnCommand(ceilingFan);
        CeilingFanOffCommand ceilingFanOffCommand = new CeilingFanOffCommand(ceilingFan);
        
        Command[] partyOn = {livingRoomLightOnCommand, kitchenLightOnCommand, ceilingFanOnCommand};
        Command[] partyOff = {livingRoomLightOffCommand, kitchenLightOffCommand, ceilingFanOffCommand};
        MacroCommand macroOnCommand = new MacroCommand(partyOn);
        MacroCommand macroOffCommand = new MacroCommand(partyOff);
        
        remoteController.setCommand(0, livingRoomLightOnCommand, livingRoomLightOffCommand);
        remoteController.setCommand(1, kitchenLightOnCommand, kitchenLightOffCommand);
        remoteController.setCommand(2, ceilingFanOnCommand, ceilingFanOffCommand);
        remoteController.setCommand(3, macroOnCommand, macroOffCommand);
        
        // 模拟遥控按下按钮
        remoteController.onButtonWasPushed(3);
        // 撤销操作
        remoteController.undoButtonWasPushed();
    }
}

　　运行结果

LivingRoomLight is on
KitchenLight is on
CeilingFan is on
LivingRoomLight is off
KitchenLight is off
CeilingFan is off

　　说明：可以看到，调用了宏命令后，一次性执行了多条命令，并且执行撤消后，会恢复到之前的状态。

　　命令模式的要点如下：

　　① 命令模式将发出的请求的对象和执行请求的对象解耦

　　② 在被解耦的两者之间是通过命令对象进行沟通的。命令对象封装了接受者和一个或一组动作。

　　③ 调用者通过调用命令对象的execute方法发出请求，这会使得接受者的动作被调用。

　　④ 调用者可以接受命令当做参数，甚至在运行时动态地进行。

四、总结

　　对于命令模式而言，其应用也相对比较广泛，在工程应用中有适合应用此种模式的地方，不妨使用，所有源代码已经上传至github，欢迎fork，谢谢各位园友的观看~