设计模式(17):命令模式

尺有所短,寸有所长;不忘初心,方得始终。

一、命令模式是什么

定义】: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。两者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。它属于行为型模式,是一种数据驱动的设计模式

主要作用】:将一个请求封装成一个对象,从而可以用不同的请求对客户进行参数化。

实现模型】:通过执行命令将行为调用者与行为接受者之间解耦,按照顺序:调用者→命令→接受者。设计模式(17):命令模式

二、命令模式的适用场景

【适用场景】

  • 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。

  • 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。

  • 请求调用者需要与请求接收者解耦时,可以使用命令模式。

  • 需要将操作放入队列中,操作的执行或者远程执行操作,可以使用命令模式。

【应用实例】

  • 键盘中每一个按钮都是一条命令
  • 餐厅点菜:调用者(服务员)→命令(菜单)→接受者(厨师)。设计模式(17):命令模式

三、命令模式结构

当系统的某项操作具备命令语义,且命令实现有多种变化时,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。具备良好的扩展性。

  • 抽象命令(Command)角色:声明执行命令的接口,通常仅声明一个执行命令的方法 execute()

  • 具体命令(Concrete Command)角色:是抽象命令类的具体实现类,持有接收者对象的引用调用接收者完成工作。

    具体命令自身并不完成工作, 而是将调用委派给一个实现者/接收者,通过调用接收者的功能来完成命令要执行的操作。

  • 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。

  • 调用者/请求者(Invoker)角色:请求的发送者,持有一个存储对于命令对象的引用以及发送命令的方法。

    调用者触发命令, 而不向接收者直接发送请求。发送者并不负责创建命令对象:通常会通过构造函数从客户端处获得预先生成的命令。

  • 客户端 (Client)角色:创建并配置具体命令对象。

    客户端必须将包括接收者实体在内的所有请求参数传递给命令的构造函数

设计模式(17):命令模式

四、命令模式实现方式

  • 声明抽象命令接口,仅有一个执行方法的命令接口execute()。

  • 声明具体命令类,实现抽象命令接口, 每个具体命令类都必须有一组成员变量来保存请求参数和对于实际接收者对象的引用。这些变量的数值都通过命令构造函数进行初始化。

  • 声明调用者/请求者类,持有一个存储对于命令对象的引用以及发送命令的方法。发送者自身通常并不创建命令对象, 而是通过客户端代码获取。

  • 声明实现者/接收者类,实现具体的业务逻辑。

  • 客户端初始化对象:

    • 创建接收者。

    • 创建命令, 如有需要可将其关联至接收者。

    • 创建发送者并将其与特定命令关联。

五、命令模式的实现

【案例】:餐厅点菜     调用者(服务员)→命令(菜单)→接受者(厨师)。

【案例说明】:消费者去餐厅吃饭,餐厅有(具体命令)川菜,粤菜四大菜系。消费者向服务员( 调用者)点完菜(命令)以后,由厨师(接受者)是做菜。设计模式(17):命令模式

  • 抽象命令(Command)角色

    /**
    * 抽象命令(Command)角色
    */

    public interface Command {

    /**
    * 执行命令的方法 execute()
    */

    public void execute();
    }
  • 具体命令(Concrete Command)角色

    /**
    * 具体命令(Concrete Command)角色 粤菜
    */

    public class CantoneseCommand implements Command{

    /**
    * 持有接收者对象的引用调用接收者完成工作
    */

    private CantoneseChef cantoneseChef;

    public CantoneseCommand(CantoneseChef cantoneseChef) {
    this.cantoneseChef = cantoneseChef;
    }

    /**
    * 具体命令自身并不完成工作,将调用委派给一个实现者/接收者
    */

    @Override
    public void execute() {
    cantoneseChef.cooking();
    }
    }



    /**
    * 具体命令(Concrete Command)角色 川菜
    */

    public class SichuanCommand implements Command{

    /**
    * 持有接收者对象的引用调用接收者完成工作
    */

    private SichuanChef sichuanChef;

    public SichuanCommand(SichuanChef sichuanChef) {
    this.sichuanChef = sichuanChef;
    }

    /**
    * 具体命令自身并不完成工作,将调用委派给一个实现者/接收者
    */

    @Override
    public void execute() {
    sichuanChef.cooking();
    }
    }

  • 实现者/接收者(Receiver)角色

    /**
    * 实现者/接收者(Receiver)角色 川菜厨师
    */

    public class SichuanChef {
    /**
    * 具体实现 :烹饪
    */

    public void cooking() {
    System.out.println("川菜厨师烹饪了一份川菜");
    }
    }

    /**
    * 实现者/接收者(Receiver)角色 粤菜厨师
    */

    public class CantoneseChef {
    /**
    * 具体实现 :烹饪
    */

    public void cooking() {
    System.out.println("粤菜厨师烹饪了一份粤菜");
    }
    }
  • 调用者/请求者(Invoker)角色

    /**
    * 调用者/请求者(Invoker)角色
    */

    @Data
    public class Invoker {

    /**
    * 持有一个存储对于命令对象的引用
    */

    private Command command;
    /**
    * 发送命令
    */

    public void executeCommand(){
    command.execute();
    }
    }
  • 客户端代码实现

    public static void main(String[] args) {
    //创建接收者
    CantoneseChef cantoneseChef = new CantoneseChef();
    SichuanChef sichuanChef = new SichuanChef();
    //创建命令,将其关联至接收者。
    CantoneseCommand cantoneseCommand = new CantoneseCommand(cantoneseChef);
    SichuanCommand sichuanCommand = new SichuanCommand(sichuanChef);
    //创建发送者
    Invoker invoker = new Invoker();
    //将发送者与粤菜命令关联。并执行命令
    System.out.print("客人点了一份粤菜----->>>>>>>>");
    invoker.setCommand(cantoneseCommand);
    invoker.executeCommand();
    //将发送者与川菜命令关联。并执行命令
    System.out.print("客人点了一份川菜----->>>>>>>>");
    invoker.setCommand(sichuanCommand);
    invoker.executeCommand();
    }
  • 案例输出结果

设计模式(17):命令模式

六、命令模式的宏命令

命令模式与组合模式组合实现将多个命令装配成一个组合命令(宏命令),构成了宏命令模式,也叫组合命令模式。

组合模式主要体现在调用者,持有一个命令类的集合,递归调用执行所有命令

设计模式(17):命令模式
  • 抽象命令(Command)角色

    代码实现与上述普通命令模式一致
  • 具体命令(Concrete Command)角色

    作为组合模式的树叶部件

    代码实现与上述普通命令模式一致
  • 实现者/接收者(Receiver)角色

    代码实现与上述普通命令模式一致
  • 调用者/请求者(Invoker)角色

    作为组合模式的树枝部件

    /**
    * 树枝构件
    * 调用者/请求者(Invoker)角色
    */

    @Data
    public class Invoker {

    //存储对于命令对象的引用 树枝部件
    private List<Command> commandList = new ArrayList<Command>();


    public void add(Command c) {
    commandList.add(c);
    }

    public void remove(Command c) {
    commandList.remove(c);
    }
    //执行时它将递归调用所包含的所有命令
    public void executeCommand() {
    for (Command obj : commandList) {
    obj.execute();
    }
    }
    }
  • 客户端代码实现

    宏命令包含了一组命令【cantoneseCommand】【sichuanCommand】 ,执行时它将递归调用所包含的所有命令。

     public static void main(String[] args) {
    //创建接收者
    CantoneseChef cantoneseChef = new CantoneseChef();
    SichuanChef sichuanChef = new SichuanChef();
    //创建命令,将其关联至接收者。
    CantoneseCommand cantoneseCommand = new CantoneseCommand(cantoneseChef);
    SichuanCommand sichuanCommand = new SichuanCommand(sichuanChef);
    //创建发送者
    Invoker invoker = new Invoker();
    invoker.add(cantoneseCommand);
    invoker.add(sichuanCommand);
    //将发送者命令关联。执行时它将递归调用所包含的所有命令
    System.out.println("客人点了一份粤菜和一份一份川菜:");
    invoker.executeCommand();
    }
  • 案例输出结果设计模式(17):命令模式

七、命令模式的优缺点

  • 优点

    • 满足开闭原则,扩展性良好,增加或删除命令非常方便,不会影响其他类
    • 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。
    • 命令模式可以与【备忘录模式】结合,可以实现 Undo 和 Redo 操作。
  • 缺点

    • 会产生大量具体的命令,增加系统的复杂性。
    • 在客户端方引入了调用者与抽象命令接口等结构,使得代码更加难以理解。

八、命令模式和其他模式的区别

  • 【命令模式】和【策略模式】很类似, 两者都能通过某些行为来参数化对象。不同点在于:
    • 可以使用【命令模式】来将任何操作转换为对象, 操作的参数成为对象的成员变量。可以通过转换来延迟操作的执行、 将操作放入队列、 保存历史命令或者向远程服务发送命令等。
    • 【策略模式】一般用于描述完成某件事的不同方式, 能够在同一个上下文类中切换不同的算法。
  • 【原型模式】可用于保存【命令模式】的历史记录。
  • 【访问者模式】在一定程度上可以看做是【命令模式】的加强版, 其对象可对不同类的多种对象执行操作。

九、总结

命令模式的意图是将一个请求封装成一个对象,从而使您可以用不同的请求对客户进行参数化。

命令模式的实现过程通过调用者调用接受者执行命令,顺序:调用者→命令→接受者。





原文始发于微信公众号(星河之码):设计模式(17):命令模式

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