命令模式(Command)
命令大家都不会陌生,那么在开始命令模式之前,可以想象一下生活中的命令模式的特点:
如老板命令你完成一个OA项目是一个命令,接着看看其特点:
1、在上面的命令中,命令的执行者肯定是聪明的你了。具体的执行方法,可能是通过vs实现,或者是通过eclipse实现,由此看来:命令要有个命令的执行者,还要有个命令的执行方法。
2、命令的发出者很明显是老板,老板还有个发出方法,可能是通过电话给你说,也可能给你邮件给你说,也可能是通过开会给你说。所以命令的发出者要有一个命令,还要有个发出的方法。
3、最后看看命令,命令有个名字,命令的肯定要执行。而且命令是在boss给你发出通知后执行的。
接下来看看命令模式的定义:
命令模式:将请求封装成对象,以便使用不同的请求、日志、队列等来参数化其他对象。命令模式也支持撤销操作。
每次讲一个模式时,从定义都不能体会其中的技巧,所以接着我会通过举例子来说明命令模式。
二、命令模式的举例
下面来看看多用遥控器是如何使用命令模式的。
2.1需求
假设某个公司需要设计一个多用功能的遥控器。基本的需求如下:
该遥控器有可以控制风扇,白炽灯,热水器等等的多对开关,而且可能还有其他的电器,暂时不做其功能,但是希望可以保留接口,用的时间可以方便的扩展。
除上面的需求之外,还需要有个按钮,可以撤销上一步的操作。基本功能如下图:
2.2问题
在设计遥控器时,风扇,白炽灯,热水器的开关方法已经定义好,其名字各不相同。不妨设置其方法为如下:
由于各种电器的开关方法都不一样,而且还存在一个待扩展的电器,如果没有学习命名模式之前,我们在设置扩展的开关时,会出现的问题是什么呢?假设现在有电视,冰箱还可能会用到遥控器,那么我们会在最后一个开关上写if else,当然如果哪一天有多了一个大门也加入了我们的遥控的行列,这样我们继续加if else ,很显然随着电器的高速发展,会有多个需要遥控可以控制的。
举个例子,如果我们是需要遥控的客户,现在有一款遥控如果有遥控可以进行扩展,一种是可以扩展指定类型的,像上面的,只能再去扩展电视和冰箱中的一种,偶尔有一天你看到隔壁邻居的门,也可以使用遥控了,所以你去把你的高级遥控器,拿到扩展店时,扩展工程师说了,现在只能扩展电视和冰箱,不支持对大门的遥控扩展.
我们肯定是希望,可以自由的扩展,大门可以使用遥控了,就对大门扩展,车门使用遥控了,就对车门扩展……其实也就是一种松耦合的实现。
2.3分析问题
为了实现松耦合,我们现在来想一下,周末去请朋友吃饭,服务员mm问你吃什么,你说水煮活鱼,然后在菜单上面,写上水煮活鱼。下个星期天想吃花生米啤酒,同样也写在订单上,然后服务员mm把订单拿给厨师。
在上面的例子中,无论你点了什么菜,服务员mm,只需要知道顾客点的什么菜,从而给不同的厨师做(虽然不是直接的,但最终凉菜会给凉菜的师傅做,热菜的会给热菜的厨师做),然而具体的怎么做是厨师的事情,服务员知道顾客点上面菜,只是为了能正确的交个厨师去做。
其实在这个例子中,也是一个命令模式的例子,不同的订单对应的有不同的厨师,最终订单拿到厨师面前,就是对厨师下了个命令,要做菜了。每订单或者说是每种菜都对应着自己的厨师,所以,客服需要有订单的的引用,订单为了知道调用哪个厨师,需要有厨师引用;两个引用都是使用的组合。从而可以调用多种自己需要对象的方法来实现松耦合。这里记住:客服mm知道顾客点菜的目的是为了让不同的厨师去做。再直接一些就是为了使用不同的命令。
上面的吃饭问题和我们的遥控器问题差不多,都是包含下命令,命令的执行者,以及命令的具体内容。如果还是有些不清楚的话,就用简单的程序模拟一下上面的过程:
class Program { static void Main(string[] args) { MM mm = new MM(); //想吃热菜 mm.SetOrder(new ReCaiOrder()); //mm还需要把菜单拿到厨师那里哦 mm.OnOrder(); //想吃凉菜 mm.SetOrder(new LiangCaiOrder()); mm.OnOrder(); Console.ReadKey(); } } /// <summary> /// 订单 /// </summary> interface IOrder { void Excute(); } /// <summary> /// 凉菜做法 /// </summary> class LiangCaiChuShi { public void MakeCook() { Console.WriteLine("凉菜~!!!"); } } /// <summary> /// 凉菜订单 /// </summary> class LiangCaiOrder:IOrder { LiangCaiChuShi chushi=new LiangCaiChuShi(); public void Excute() { chushi.MakeCook(); } } /// <summary> /// 热菜做法 /// </summary> class ReCaiChuShi { public void Cook() { Console.WriteLine("热菜!!"); } } /// <summary> /// 热菜订单 /// </summary> class ReCaiOrder : IOrder { ReCaiChuShi chushi=new ReCaiChuShi(); public void Excute() { chushi.Cook(); } } class MM { IOrder order; public void SetOrder(IOrder order) { this.order = order; } public void OnOrder() { order.Excute(); } }
上面的例子中,厨师的做法有可能不同,就像我们遥控器的开关一样,电器的开关方法不一定相同。如果要执行,只需要把这个方法包在命令的激发方法中,然后去调用具体的方法就可以了。
尽管上面的例子有些牵强,但是还是模拟了命令的过程,为我们遥控器的设计提供了思路。
2.4解决问题
回到我们的遥控器问题上面来,我们可以先定义好我们的风扇,白炽灯,热水器。然后定义其分别的开关命令,每个命令都有自己对应的电器引用,而且会在命令的Excute中包装电器的开或者关,最后需要把命令安装到遥控器上面,在遥控器上每个按钮都对应有自己的激发方法,其代码如下:
package designpatterns; import java.util.HashMap; /* * 命令模式 * 假设某个公司需要设计一个多用功能的遥控器。基本的需求如下: * 该遥控器有可以控制风扇,白炽灯,热水器等等的多对开关,而且可能还有其他的电器, * 暂时不做其功能,但是希望可以保留接口,用的时候可以方便的扩展。 */ /* * 风扇类 */ class Fan { public void FanOn() { System.out.println("风扇开了"); } public void FanOff() { System.out.println("风扇关了"); } } /* * 灯类 */ class Light { public void FanOn() { System.out.println("电灯开了"); } public void FanOff() { System.out.println("电灯关了"); } } /* * 命令接口 */ interface ICommand{ void Excute(); void Undo(); } /* * 风扇的命令执行体FanOnCommand */ class FanOnCommand implements ICommand { Fan fan;//定义一个电风扇用于具体的执行 public FanOnCommand( Fan fan) { this.fan = fan; } public void Excute() { this.fan.FanOn(); } public void Undo() { this.fan.FanOff(); } } /* * 电灯的命令执行体FanOnCommand */ class LightOnCommand implements ICommand { Light light;//定义一个电灯用于具体的执行 public LightOnCommand( Light light) { this.light = light; } public void Excute() { this.light.FanOn(); } public void Undo() { this.light.FanOff(); } } /* * 命令的请求者 */ class RemoteControl { HashMap<String, ICommand> CommandList = new HashMap<String, ICommand>(); public RemoteControl() { } //添加执行体 public void AddCommand(String strCommandName, ICommand OneCommand) { CommandList.put(strCommandName, OneCommand); } //删除执行体 public void DeleteCommand(String strCommandName) { CommandList.remove(strCommandName); } //执行一个命令 public void ExcuteCommand(String strCommandName) { CommandList.get(strCommandName).Excute(); } //执行一个撤销命令 public void UndoCommand(String strCommandName) { CommandList.get(strCommandName).Undo(); } } public class Command { public static void main(String[] args) { Fan fan = new Fan(); Light light = new Light(); //创建调用者 RemoteControl MyRemoteControl = new RemoteControl(); MyRemoteControl.AddCommand("Fan", new FanOnCommand(fan)); MyRemoteControl.AddCommand("Light", new LightOnCommand(light)); MyRemoteControl.ExcuteCommand("Light"); MyRemoteControl.ExcuteCommand("Fan"); MyRemoteControl.UndoCommand("Light"); MyRemoteControl.UndoCommand("Fan"); } }
三、命令模式类图
四、总结
命令模式主要通过中介Command实现了发出命令者和命令的执行者,也即Invoke类和Receiver的松耦合。本文先给出了命令模式的定义,通过吃饭的例子给出了使用命令模式实现遥控器设计思路,最后还提到了撤销命令和一个命令实现多个命令的做法。
命令模式要点:
1.Command模式的根本目的在于将“行为请求者”与“行为实现者”解耦,在面向对象语言中,常见的实现手段是“将行为抽象为对象”。
2.实现Command接口的具体命令对象ConcreteCommand有时候根据需要可能会保存一些额外的状态信息。
3.通过使用Compmosite模式,可以将多个命令封装为一个“复合命令”MacroCommand。
4.Command模式与C#中的Delegate有些类似。但两者定义行为接口的规范有所区别:Command以面向对象中的“接口-实现”来定义行为接口规范,更严格,更符合抽象原则;Delegate以函数签名来定义行为接口规范,更灵活,但抽象能力比较弱。
5.使用命令模式会导致某些系统有过多的具体命令类。某些系统可能需要几十个,几百个甚至几千个具体命令类,这会使命令模式在这样的系统里变得不实际。
适用性:
在下面的情况下应当考虑使用命令模式:
1.使用命令模式作为"CallBack"在面向对象系统中的替代。"CallBack"讲的便是先将一个函数登记上,然后在以后调用此函数。
2.需要在不同的时间指定请求、将请求排队。一个命令对象和原先的请求发出者可以有不同的生命期。换言之,原先的请求发出者可能已经不在了,而命令对象本身仍然是活动的。这时命令的接收者可以是在本地,也可以在网络的另外一个地址。命令对象可以在串形化之后传送到另外一台机器上去。
3.系统需要支持命令的撤消(undo)。命令对象可以把状态存储起来,等到客户端需要撤销命令所产生的效果时,可以调用undo()方法,把命令所产生的效果撤销掉。命令对象还可以提供redo()方法,以供客户端在需要时,再重新实施命令效果。
4.如果一个系统要将系统中所有的数据更新到日志里,以便在系统崩溃时,可以根据日志里读回所有的数据更新命令,重新调用Execute()方法一条一条执行这些命令,从而恢复系统在崩溃前所做的数据更新。