认真学习设计模式之命令模式(Command Pattern)

原创

程序员小默 2022-06-09 02:21:06 ©著作权

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【1】命令模式

① 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。命令模式也支持可撤销的操作。命令模式又称为行动(Action)模式或交易(Transaction)模式。

命令模式是对命令的封装。命令模式把发出命令的责任和执行命令的责任分割开，委派给不同的对象。

每一个命令都是一个操作：请求的一方发出请求要求执行一个操作；接收的一方收到请求，并执行操作。命令模式允许请求的一方和接收的一方独立开来，使得请求的一方不必知道接收请求的一方的接口，更不必知道请求是怎么被接收，以及操作是否被执行、何时被执行，以及是怎么被执行的。也就是说“发出请求的对象”和“接受与执行这些请求的对象”分隔开来。

一个命令对象通过在特定接收者上绑定一组动作来封装一个请求，要达到这一点，命令对象将动作和接收者包进对象中。这个对象只暴露出一个execute()方法，当此方法被调用的时候，接收者就会进行这些动作。从外面来看，其他对象不知道究竟哪个接收者进行了哪些动作，只知道如果调用execute()方法，请求的目的就能达到。

定义命令模式类图
认真学习设计模式之命令模式(Command Pattern)_解耦

② 五大对象

Command（抽象命令类）：抽象出命令对象，可以根据不同的命令类型。写出不同的实现类。

ConcreteCommand（具体命令类）：实现了抽象命令对象的具体实现。

Invoker（调用者/请求者）：请求的发送者，它通过命令对象来执行请求。一个调用者并不需要在设计时确定其接收者，因此它只与抽象命令来之间存在关联。在程序运行时，将调用命令对象的execute() ，间接调用接收者的相关操作。

Receiver（接收者）：接收者执行与请求相关的操作，真正执行命令的对象。具体实现对请求的业务处理。未抽象前，实际执行操作内容的对象。

Client（客户端）：在客户类中需要创建调用者对象，具体命令类对象，在创建具体命令对象时指定对应的接收者。发送者和接收者之间没有直接关系,都通过命令对象来调用。

③ 空命令对象

如果不想每次都检查命令对象是否为null，则可以指定一个默认的对象-NoCommand:

public class NoCommand implements Command {
  public void execute(){};
}

NoCommand对象是一个空对象(null object)的例子。当你不想返回一个有意义的对象时，空对象就很有用。客户也可以将处理null的责任转移给空对象。在许多设计模式中，都会看到空对象的使用。甚至有些时候，空对象本身也被视为是一种设计模式。

④ 宏命令

在宏命令中，用命令数组存储一大堆的命令，当这个宏命令被执行时，就一次性执行数组里的每个命令。

public class MacroCommand implements Command {
  Command[] commands;

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

宏命令是命令的一种简单的延伸，允许调用多个命令。

为何命令对象不直接实现execute()方法的细节？

也就是接收者一定有必要存在吗？一般来说我们尽量设计“傻瓜”命令对象，它只懂得调用一个接收者的一个行为。然而有许多“聪明”命令对象会实现许多逻辑，直接完成一个请求。当然可以设计聪明的命令对象，只是这样一来，调用者和接收者之间的解耦程度是比不上“傻瓜”命令对象的，而且，你也不能把够把接收者当做参数传给命令。

【2】代码实现实例

① 首先定义一个命令的接收者，也就是到最后真正执行命令的那个人。

public class Receiver {
   public void action() {
       System.out.println("命令模式的命令被执行了......");
   }
}

② 然后定义抽象命令和抽象命令的具体实现，具体命令类中需要持有真正执行命令的那个对象。

public interface Command {
   // 调用命令
   public void execute();
}

//命令对象：接收者和动作
public class ConcreteCommand implements Command{

   private Receiver receiver; //持有真正执行命令对象引用
   
   public ConcreteCommand(Receiver receiver) {
       super();
       this.receiver = receiver;
   }
   @Override
   public void execute() {
       //调用接收者执行命令的方法
       receiver.action();
   }
}

③ 接下来就可以定义命令的发起者了，发起者需要持有一个命令对象。以便来发起命令。

public class Invoker {
   private Command command; //持有命令对象的引用
   
   public Invoker(Command command) {
       super();
       this.command = command;
   }
   
   public void call() {
       // 请求者调用命令对象执行命令的那个execute方法
       command.execute();
   }
}

调用者通过调用命令对象的execute()发出请求，这会使得接收者的动作被调用。调用者可以接受命令当做参数，甚至在运行时动态地进行–多态，动态绑定。

④ 客户端

public class Client {
   public static void main(String[] args) {
       //通过请求者(Invoker)调用命令对象(Command),命令对象中调用命令具体执行者(Receiver)
       Command command = new ConcreteCommand(new Receiver());
       Invoker invoker = new Invoker(command);
       invoker.call();
   }
}

代码的UML图如下：
认真学习设计模式之命令模式(Command Pattern)_解耦_02
使用场景

Struts2中action中的调用过程中存在命令模式。
数据库中的事务机制的底层实现。
命令的撤销和恢复：增加相应的撤销和恢复命令的方法（比如数据库中的事务回滚）。

命令允许请求的一方和接收请求的一方能够独立演化，从而具有以下的优点：

（1）命令模式使新的命令很容易地被加入到系统里。

（2）允许接收请求的一方决定是否要否决请求。

（3）能较容易地设计一个命令队列。

（4）可以容易地实现对请求的撤销和恢复。

（5）在需要的情况下，可以较容易地将命令记入日志。

【3】命令模式更多用途

① 队列请求

命令模式可以将运算块打包(一个接收者和一组动作)，然后将它传来传去，就像是一般的对象一样。现在，即使在命令对象被创建许久之后，运算依然可以被调用。事实上，它甚至可以在不同的线程中被调用。我们可以利用这样的特性衍生一些应用，例如：日程安排(Scheduler)、线程池、工作队列等。

想象有一个工作队列：你在某一端添加命令，然后另一端则是线程。线程进行下面的动作：从队列中取出一个命令，调用它的execute()方法，等待这个调用完成，然后将此命令对象丢弃，再取出下一个命令。。。

认真学习设计模式之命令模式(Command Pattern)_工作队列_03
请注意，工作队列类和进行计算的对象之间是完全解耦的。工作队列不在乎到底做些什么，它们只知道取出命令对象，然后调用其execute()方法。类似地，它们只要是实现命令模式的对象，就可以放入队列，当线程可用时，就调用次对象的execute()方法。

② 日志请求

某些应用需要我们将所有的动作都记录在日志中，并能在系统死机之后重新调用这些动作恢复到之前的状态。通过新增两个方法(store()/load())，命令模式就能够支持这一点。在Java中，我们可以利用对象的序列化(Serialization)实现这些方法，但是一般认为序列化最好还是只用在对象的持久化上(persistence)。

我们可以这样实现：当我们执行命令的时候，将历史记录储存在磁盘中。一旦系统死机，我们就可以将命令对象重新加载，并成批地依次调用这些对象的execute()方法。