设计模式：命令模式

关于

在软件开发系统中，“方法的请求者”与“方法的实现者”之间经常存在紧密的耦合关系，这不利于软件功能的扩展与维护。例如，想对方法进行“撤销、重做、记录”等处理都很不方便，因此“如何将方法的请求者与实现者解耦？”变得很重要，命令模式就能很好地解决这个问题。

在现实生活中，命令模式的例子也很多。比如看电视时，我们只需要轻轻一按遥控器就能完成频道的切换，这就是命令模式，将换台请求和换台处理完全解耦了。电视机遥控器（命令发送者）通过按钮（具体命令）来遥控电视机（命令接收者）。

再比如，我们去餐厅吃饭，菜单不是等到客人来了之后才定制的，而是已经预先配置好的。这样，客人来了就只需要点菜，而不是任由客人临时定制。餐厅提供的菜单就相当于把请求和处理进行了解耦，这就是命令模式的体现。

命令（Command）模式的定义如下：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。

• 这样两者之间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。

其中心就是：将系统中的相关操作抽象成命令，使调用者与实现者相关分离。

优点和缺点

优点：

• 通过引入中间件（抽象接口）降低系统的耦合度。
• 扩展性良好，增加或删除命令非常方便。采用命令模式增加与删除命令不会影响其他类，且满足“开闭原则”。
• 可以实现宏命令。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。
• 方便实现 Undo 和 Redo 操作。命令模式可以与后面介绍的“备忘录模式”结合，实现命令的撤销与恢复。
• 可以在现有命令的基础上，增加额外功能。比如日志记录，结合装饰器模式会更加灵活。

缺点：

• 可能产生大量具体的命令类。因为每一个具体操作都需要设计一个具体命令类，这会增加系统的复杂性。
• 命令模式的结果其实就是接收方的执行结果，但是为了以命令的形式进行架构、解耦请求与实现，引入了额外类型结构（引入了请求方与抽象命令接口），增加了理解上的困难。

  不过这也是设计模式的通病，抽象必然会额外增加类的数量，代码抽离肯定比代码聚合更加难理解。

应用场景

命令模式通常适用于以下场景：

1. 请求调用者需要与请求接收者解耦时，命令模式可以使调用者和接收者不直接交互。
2. 系统随机请求命令或经常增加、删除命令时，命令模式可以方便地实现这些功能。
3. 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。
4. 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。

结构与实现

命令模式包含以下主要角色：

1. 抽象命令类（Command）角色：声明执行命令的接口，拥有执行命令的抽象方法“execute()”。
2. 具体命令类（Concrete Command）角色：是抽象命令类的具体实现类，它拥有接收者对象，并通过调用接收者的功能来完成命令要执行的操作。
3. 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。
4. 调用者/请求者（Invoker）角色：是请求的发送者，它通常拥有很多的命令对象，并通过访问命令对象来执行相关请求，它不直接访问接收者。

其结构如下：

其代码如下：

package command;

//抽象命令
interface Command {
    public abstract void execute();
}

//具体命令
class ConcreteCommand implements Command {
    private Receiver receiver;
    ConcreteCommand() {
        receiver = new Receiver();
    }
    public void execute() {
        receiver.action();
    }
}

//接收者
class Receiver {
    public void action() {
        System.out.println("接收者的action()方法被调用...");
    }
}


//调用者
class Invoker {
    private Command command;
    public Invoker(Command command) {
        this.command = command;
    }
    public void setCommand(Command command) {
        this.command = command;
    }
    
    public void call() {
        System.out.println("调用者执行命令command...");
        command.execute();
    }
}

public class CommandPattern {
    public static void main(String[] args) {
        Command cmd = new ConcreteCommand();
        Invoker ir = new Invoker(cmd);
        System.out.println("客户访问调用者的call()方法...");
        ir.call();
    }
}

客户访问调用者的call()方法...
调用者执行命令command...
接收者的action()方法被调用...

模式的扩展：

1. “组合命令模式”：“命令模式” + “组合模式”；
2. “可撤销命令模式”：“命令模式” + “备忘录模式”；

“组合命令模式”（宏命令）

在软件开发中，有时将命令模式与“组合模式”联合使用，这就构成了宏命令模式，也叫“组合命令模式”。

• 宏命令包含了一组命令，它充当了具体命令与调用者的双重角色，执行它时将递归调用它所包含的所有命令。

其结构如下：

其实现如下：【“调用者”包含一组“具体命令”】

package command;

import java.util.ArrayList;


//抽象命令
interface AbstractCommand {
    public abstract void execute();
}

//树叶构件: 具体命令1
class ConcreteCommand1 implements AbstractCommand {
    private CompositeReceiver receiver;
    ConcreteCommand1() {
        receiver = new CompositeReceiver();
    }
    public void execute() {
        receiver.action1();
    }
}

//树叶构件: 具体命令2
class ConcreteCommand2 implements AbstractCommand {
    private CompositeReceiver receiver;
    ConcreteCommand2() {
        receiver = new CompositeReceiver();
    }
    public void execute() {
        receiver.action2();
    }
}

//接收者
class CompositeReceiver {
    public void action1() {
        System.out.println("接收者的action1()方法被调用...");
    }
    public void action2() {
        System.out.println("接收者的action2()方法被调用...");
    }
}


//树枝构件: 调用者
class CompositeInvoker implements AbstractCommand {
    private ArrayList<AbstractCommand> children = new ArrayList<AbstractCommand>();
    public void add(AbstractCommand c) {
        children.add(c);
    }
    public void remove(AbstractCommand c) {
        children.remove(c);
    }
    public AbstractCommand getChild(int i) {
        return children.get(i);
    }
    
    public void execute() {
        for (Object obj : children) {
            ((AbstractCommand) obj).execute();
        }
    }
}


public class CompositeCommandPattern {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractCommand cmd1 = new ConcreteCommand1();
        AbstractCommand cmd2 = new ConcreteCommand2();
        CompositeInvoker ir = new CompositeInvoker();
        ir.add(cmd1);
        ir.add(cmd2);
        System.out.println("客户访问调用者的execute()方法...");
        ir.execute();
    }
}

客户访问调用者的execute()方法...
接收者的action1()方法被调用...
接收者的action2()方法被调用...