14.java设计模式之命令模式

基本需求

• 一套智能家电，有照明灯、风扇、冰箱、洗衣机，我们只要在手机上安装app就可以控制对这些家电工作
• 这些智能家电来自不同的厂家，我们不想针对每一种家电都安装一个App分别控制，我们希望只要一个app就可以控制全部智能家电
• 要实现一个app控制所有智能家电的需要，则每个智能家电厂家都要提供一个统一的接口给app调用，这时就可以考虑使用命令模式
• 命令模式可将“动作的请求者”从“动作的执行者”对象中解耦出来
• 也就是说，每一种家电都有开和关两种操作，一组命令

基本介绍

• 命令模式（Command）：在软件设计中，我们经常需要向某些对象发送请求，并不知道请求的接收者是谁，不知道被请求的操作是哪个，我们只需在程序运行时指定具体的请求接收者即可，此时，可以使用命令模式来进行设计

• 命令模式使得请求发送者与请求接收者消除彼此之间的耦合，让对象之间的调用关系更加灵活，实现解耦

• 命令模式中，会将一个请求封装为一个对象，以便使用不同参数来表示不同的请求(即命令)，同时命令模式也必须支持可撤销的操作

• 将军发布命令，士兵去执行。其中有几个角色：将军（命令发布者）、士兵（命令的具体执行者）、命令(连接将军和士兵)

  • Invoker 是调用者（将军），Receiver 是被调用者（士兵），MyCommand 是命令，实现了 Command 接口，持有接收对象

• UML类图(原理)

  • 
  • 说明
    • Invoker：命令调用者角色，聚合命令
    • Command：是命令接口
    • ConcreteCommand：命令的具体实现，聚合命令的接受者
    • Receiver：命令的接受者（执行者）

• UML类图(案例)

  • 

• 代码实现

  • public class LightReceiver {
    
       // 电灯命令的执行者
    
       public void on() {
           System.out.println("电灯打开了");
       }
    
       public void off() {
           System.out.println("电灯关闭了");
       }
    
    }
    

  • public interface Command {
    
       // 命令接口
    
       // 执行命令和撤销命令
       void execute();
    
       void undo();
    
    }
    
    // 子类一 电灯开命令
    class LightOnCommand implements Command{
    
       // 聚合命令的执行者
       private LightReceiver lightReceiver;
    
       public LightOnCommand(LightReceiver lightReceiver) {
           this.lightReceiver = lightReceiver;
       }
    
       @Override
       public void execute() {
           lightReceiver.on();
       }
    
       @Override
       public void undo() {
           lightReceiver.off();
       }
    
    }
    
    // 子类二 电灯关命令
    class LightOffCommand implements Command{
    
       // 聚合命令的执行者
       private LightReceiver lightReceiver;
    
       public LightOffCommand(LightReceiver lightReceiver) {
           this.lightReceiver = lightReceiver;
       }
    
       @Override
       public void execute() {
           lightReceiver.off();
       }
    
       @Override
       public void undo() {
           lightReceiver.on();
       }
    
    }
    
    // 子类三 空命令 对命令接口空实现
    class NoCommand implements Command {
    
       @Override
       public void execute() {
    
       }
    
       @Override
       public void undo() {
    
       }
    
    }
    

  • // 命令调用者
    public class RemoteController {
    
       // 开命令的集合
       private Command[] onCommands;
    
       // 关命令的集合
       private Command[] offCommands;
    
       // 记录上一个执行的命令，便于进行撤销
       private Command undoCommand;
    
       public RemoteController() {
           // 默认初始化五组开关 一组开关有开和关两个按钮，一一对应
           this.onCommands = new Command[5];
           this.offCommands = new Command[5];
           for (int i = 0; i < 5; i++) {
               // 将开关命令的值初始化成空命令，防止空指针异常
               this.onCommands[i] = new NoCommand();
               this.offCommands[i] = new NoCommand();
           }
           this.undoCommand = new NoCommand();
       }
    
       // 为某组开关设置命令
       public void setCommand(int index, Command onCommand, Command offCommand) {
           if (index >= 0 && index < this.onCommands.length) {
               this.onCommands[index] = onCommand;
               this.offCommands[index] = offCommand;
           }
       }
    
       // 按下开的按钮，发送命令执行
       public void onButtonWasPushed(int index) {
           if (index >= 0 && index < this.onCommands.length) {
               this.onCommands[index].execute();
               // 设置撤销命令
               this.undoCommand = this.onCommands[index];
           }
       }
    
       // 按下关的按钮，发送命令执行
       public void offButtonWasPushed(int index) {
           if (index >= 0 && index < this.onCommands.length) {
               this.offCommands[index].execute();
               // 设置撤销命令
               this.undoCommand = this.offCommands[index];
           }
       }
    
       // 按下撤销按钮，发送命令执行，只支持撤销一次
       public void undoButtonWasPushed() {
           this.undoCommand.undo();
           // 重置撤销命令
           this.undoCommand = new NoCommand();
       }
    
    }
    
    

  • public class Client {
       public static void main(String[] args) {
           // 创建执行者
           LightReceiver lightReceiver = new LightReceiver();
           // 创建一组电灯开关的命令，并设置执行者
           Command lightOnCommand = new LightOnCommand(lightReceiver);
           Command lightOffCommand = new LightOffCommand(lightReceiver);
           // 创建命令的发送者，并设置电灯这一组命令
           RemoteController remoteController = new RemoteController();
           remoteController.setCommand(0, lightOnCommand, lightOffCommand);
           // 发送电灯命令 执行
           System.out.println("------发送电灯开命令------");
           remoteController.onButtonWasPushed(0);
           System.out.println("------发送电灯关命令------");
           remoteController.offButtonWasPushed(0);
           System.out.println("------发送撤销命令------");
           remoteController.undoButtonWasPushed();
    
           // 使用命令模式对命令进行了封装，将命令的发布者和执行者进行了松耦合，利于系统的扩展
           // 比如再有一组电视的命令，直接创建新的命令类，创建其对象将其设置给命令的发布者即可，原有的代码不需要改变
       }
    }
    

spring源码

• 在spring的JdbcTemplate类中就使用到了命令模式

• // 在JdbcTemplate的query和execute方法中有如下代码
  public <T> T query(final String sql, final ResultSetExtractor<T> rse) throws DataAccessException {
     ......
     // StatementCallback是一个接口，只有一个doInStatement方法，相当于命令接口
     // QueryStatementCallback局部内部类 实现了StatementCallback，相当于具体的命令的，另外，在此处还充当了命令的执行者
     // StatementCallback接口共有四个实现类，均在JdbcTemplate某个方法内部，作为局部内部类
     // BatchUpdateStatementCallback、UpdateStatementCallback、QueryStatementCallback、ExecuteStatementCallback
     class QueryStatementCallback implements StatementCallback<T>, SqlProvider {
         ......
         public T doInStatement(Statement stmt) throws SQLException {
             
         }
         ......
     }
     // 调用execute方法
     return this.execute((StatementCallback)(new QueryStatementCallback()));   
  }
  
  // 在execute方法内部调用了命令接口中的方法，而execute方法又属于JdbcTemplate，即JdbcTemplate为命令的调用者
  public <T> T execute(StatementCallback<T> action) throws DataAccessException {
     ......
     T result = action.doInStatement(stmt);
     ......
  }
  

注意事项

• 主要解决：在软件系统中，行为请求者与行为实现者通常是一种紧耦合的关系，但某些场合，比如需要对行为进行记录、撤销或重做、事务等处理时，这种无法抵御变化的紧耦合的设计就不太合适

• 命令模式是一种数据驱动的设计模式，属于行为型模式，请求以命令的形式包裹在对象中，并传给调用对象。调用对象寻找可以处理该命令的合适的对象，并把该命令传给相应的对象，该对象执行命令

• 将发起请求的对象与执行请求的对象解耦。发起请求的对象是调用者，调用者只要调用命令对象的 execute()方法就可以让接收者工作，而不必知道具体的接收者对象是谁、是如何实现的，命令对象会负责让接收者执行请求的动作，也就是说：”请求发起者”和“请求执行者”之间的解耦是通过命令对象实现的，命令对象起到了纽带桥梁的作用

• 容易设计一个命令队列，只要把命令对象放到列队，就可以多线程的执行命令

• 容易实现对请求的撤销和重做

• 命令模式不足：可能导致某些系统有过多的具体命令类，增加了系统的复杂度，这点在在使用的时候要注意

• 空命令也是一种设计模式，它为我们省去了判空的操作,在上面的实例中，如果没有用空命令，我们每按下一个按键都要判空，这给我们编码带来一定的麻烦

• 命令模式经典的应用场景：界面的一个按钮都是一条命令、模拟 CMD（DOS 命令）订单的撤销/恢复、触发-反馈机制