一、介绍

命令模式(Command Pattern),是行为型设计模式之一。命令模式相对于其他的设计模式来说并没有那么多的条条框框,其实它不是一个很”规范“的模式,不过,就是基于这一点,命令模式相对于其他的设计模式更为灵活多变。我们接触比较多的命令模式个例无非就是程序菜单命令,如在操作系统中,我们点击”关机“命令,系统就会执行一系列的操作,如先是暂停处理事件,保存系统的一些配置,然后结束程序进程,最后调用内核命令关闭计算机等,对于这一系列的命令,用户不用去管,用户只需点击系统的关机按钮即可完成如上一系列的命令。而我们的命令模式其实也与之相同,将一系列的方法调用封装,用户只需调用一个方法执行,那么所有这些被封装的方法就会被挨个执行调用。

二、定义

将一个请求封装成一个对象,从而让用户使用不同的请求把客户端参数化;对请求排队或者记录请求日志,以及支持可撤销的操作。

三、使用场景

  • 需要抽象出待执行的动作,然后以参数的形式提供出来——类似于过程设计中的回调机制,而命令模式正是回调机制的一个面向对象的替代品。
  • 在不同的时刻指定、排列和执行请求。一个命令对象可以有与初始请求无关的生存期。
  • 需要支持取消操作。
  • 支持修改日志功能,这样当系统崩溃时,这些修改可以被重做一遍。
  • 需要支持事务操作。

四、命令模式的UML类图

UML类图:

Android 命令行申请写权限 android 命令行模式_ide

通用模式代码:

接收者类:

public class Receiver {
    /*
     * 真正执行具体命令逻辑的方法
     */
    public void action(){
        System.out.println("具体执行");
    }
}

抽象命令接口:

public interface Command {
    /*
     * 执行具体操作的命令
     */
    void excute();
}

具体命令类:

public class ConcreteCommand implements Command {
    private Receiver receiver;

    public ConcreteCommand(Receiver receiver) {
        this.receiver = receiver;
    }

    @Override
    public void excute() {
        //调用接收者的相关方法来执行具体逻辑
        receiver.action();
    }
}

请求者类:

public class Invoker {
    private Command command;

    public Invoker(Command command) {
        this.command = command;
    }
    public void action(){
        //调用具体命令对象的相关方法,执行具体命令
        command.excute();
    }
}

客户类:

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //构造一个接收者对象
        Receiver receiver = new Receiver();
        //根据接收者对象构造一个命令对象
        Command command = new ConcreteCommand(receiver);
        //根据具体的对象构造请求者对象
        Invoker invoker = new Invoker(command);
        //执行请求方法
        invoker.action();
    }
}

角色介绍:

  • Receiver:接收者角色,该类负责具体实施或执行一个请求,说得通俗点就是,执行具体逻辑的角色,以本节开头的”关机“命令操作为例,其接收者角色就是真正执行各项关机逻辑的底层代码。任何一个类都可以成为一个接收者,而在接收者类中封装具体操作逻辑的方法我们则称为行动方法。
  • Command:命令角色,定义所有具体命令类的抽象接口。
  • ConcreteCommand:具体命令角色,该类实现了Command接口,在execute方法中调用接收者角色的相关方法,在接收者和命令执行的具体行为之间加以弱耦合。而execute则通常称为执行方法,如本文开头所述”关机“的操作实现,具体可能还包含很多相关的操作,比如保存数据、关闭文件、结束进程等,如果将这一系列具体的逻辑处理看作接收者,那么调用这些具体逻辑的方法就可以看作是执行方法。
  • Invoker:请求者角色,该类的职责就是调用命令对象执行具体的请求,相关的方法我们称为行动方法,还是用”关机“为例,”关机“这个菜单命令一般就对应一个关机方法,我们点击了”关机“命令后,由这个关机方法去调用具体的命令执行具体的逻辑,这里的”关机“对应的这个方法就可以看作是请求者。
  • Client:客户端类,Client可以创建具体的命令对象,并且设置命令对象的接收者。Tips:不能把Clinet理解为我们平常说的客户端,这里的Client是一个组装命令对象和接受者对象的角色,或者你把它理解为一个装配者。

五、简单实现

以推箱子游戏为例,一般游戏中会有五个按钮,分别是左移、右移、下移、上移和撤销。那么玩游戏的人就是客户端,五个按钮就是调用者,执行具体按钮命令的方法是命令角色。

接收者角色:

public class PushBox {
    /**
     * 执行向左命令 
     */
    public void toLeft(){
        System.out.println("向左");
    }

    /**
     * 执行向右命令 
     */
    public void toRight(){
        System.out.println("向右");
    }

    /**
     * 执行向下命令 
     */
    public void toDown(){
        System.out.println("向下");
    }

    /**
     * 执行向上命令 
     */
    public void toUp(){
        System.out.println("向上");
    }

    /**
     * 执行撤销命令 
     */
    public void revoke(){
        System.out.println("撤销");
    }
}

抽象命令接口:

public interface Command {
    /**
     * 命令执行方法
     */
    void execute();

    /**
     * 获取命令类型
     */
    void getCommand();
}

具体命令者,左移命令类:

public class LeftCommand implements Command{

    //持有一个接受推箱子游戏对象的引用
    private PushBox pushBox;

    public LeftCommand(PushBox pushBox){
        this.pushBox = pushBox;
    }

    @Override
    public void execute() {
        //调用具体命令
        pushBox.toLeft();
    }

    @Override
    public void getCommand() {
        System.out.print("向左-->");
    }
}

具体命令者,右移命令类:

public class RightCommand implements Command{

    //持有一个接受推箱子游戏对象的引用
    private PushBox pushBox;

    public RightCommand(PushBox pushBox){
        this.pushBox = pushBox;
    }

    @Override
    public void execute() {
        //调用具体命令
        pushBox.toRight();
    }

    @Override
    public void getCommand() {
        System.out.print("向右-->");
    }
}

具体命令者,上移命令类:

public class UpCommand implements Command{

    //持有一个接受推箱子游戏对象的引用
    private PushBox pushBox;

    public UpCommand(PushBox pushBox){
        this.pushBox = pushBox;
    }

    @Override
    public void execute() {
        //调用具体命令
        pushBox.toUp();
    }

    @Override
    public void getCommand() {
        System.out.print("向上-->");
    }
}

具体命令者,下移命令类:

public class DownCommand implements Command{

    //持有一个接受推箱子游戏对象的引用
    private PushBox pushBox;

    public DownCommand(PushBox pushBox){
        this.pushBox = pushBox;
    }

    @Override
    public void execute() {
        //调用具体命令
        pushBox.toDown();
    }

    @Override
    public void getCommand() {
        System.out.print("向下-->");
    }
}

具体命令者,撤销命令类:

public class RevokeCommand implements Command{

    //持有一个接受推箱子游戏对象的引用
    private PushBox pushBox;

    public RevokeCommand(PushBox pushBox){
        this.pushBox = pushBox;
    }

    @Override
    public void execute() {
        //调用具体命令
        pushBox.revoke();;
    }
    @Override
    public void getCommand() {
    }
}

请求者类,命令由按钮发起:

public class Buttons {

    private LeftCommand leftCommand; //向左移动的命令对象引用
    private RightCommand rightCommand; //向右移动的命令对象引用
    private UpCommand upCommand; //向上移动的命令对象引用
    private DownCommand downCommand; //向下移动的命令对象引用
    private RevokeCommand revokeCommand; //撤销命令对象引用

    private ArrayList<Command> commandList = new ArrayList<Command>();//用于记录命令动作

    /**
     * 获取执行命令
     */
    public void getCommandList(){
        for(Command c : commandList){
            c.getCommand();
        }
        System.out.println("");
    }

    /**
     * 设置向左移动的命令对象
     * 
     * @param leftCommand 向左移动的命令对象
     */
    public void setLeftCommand(LeftCommand leftCommand){
        this.leftCommand = leftCommand;
    }

    /**
     * 设置向右移动的命令对象
     * 
     * @param rightCommand 向右移动的命令对象
     */
    public void setRightCommand(RightCommand rightCommand){
        this.rightCommand = rightCommand;
    }

    /**
     * 设置向上移动的命令对象
     * 
     * @param upCommand 向上移动的命令对象
     */
    public void setUpCommand(UpCommand upCommand){
        this.upCommand = upCommand;
    }

    /**
     * 设置向下移动的命令对象
     * 
     * @param downCommand 向下移动的命令对象
     */
    public void setDownCommand(DownCommand downCommand){
        this.downCommand = downCommand;
    }

    /**
     * 设置撤销命令对象
     * 
     * @param revokeCommand 撤销命令对象
     */
    public void setRevokeCommand(RevokeCommand revokeCommand){
        this.revokeCommand = revokeCommand;
    }

    /**
     * 按下向左按钮 
     */
    public void toLeft(){
        leftCommand.execute();
        commandList.add(leftCommand);
    }

    /**
     * 按下向右按钮 
     */
    public void toRight(){
        rightCommand.execute();
        commandList.add(rightCommand);
    }

    /**
     * 按下向上按钮 
     */
    public void toUp(){
        upCommand.execute();
        commandList.add(upCommand);
    }

    /**
     * 按下向下按钮 
     */
    public void toDown(){
        downCommand.execute();
        commandList.add(downCommand);
    }

    /**
     * 按下撤销按钮 
     */
    public void toRevoke(){
        revokeCommand.execute();
        commandList.remove(commandList.size()-1);
    }
}

客户端调用:

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //首先创建游戏
        PushBox pushBox = new PushBox();

        //根据游戏构造5种命令
        LeftCommand leftCommand = new LeftCommand(pushBox);
        RightCommand rightCommand = new RightCommand(pushBox);
        UpCommand upCommand = new UpCommand(pushBox);
        DownCommand downCommand = new DownCommand(pushBox);
        RevokeCommand revokeCommand = new RevokeCommand(pushBox);

        //按钮可以执行不同命令
        Buttons buttons = new Buttons();
        buttons.setLeftCommand(leftCommand);
        buttons.setRightCommand(rightCommand);
        buttons.setUpCommand(upCommand);
        buttons.setDownCommand(downCommand);
        buttons.setRevokeCommand(revokeCommand);

        //执行操作
        buttons.toLeft();
        buttons.toDown();
        buttons.toDown();
        buttons.toRight();
        buttons.getCommandList();
        buttons.toRevoke();
        buttons.toUp();
        buttons.toLeft();
        buttons.toDown();
        buttons.toUp();
        buttons.getCommandList();
    }
}

执行结果:

向左
向下
向下
向右
向左-->向下-->向下-->向右-->
撤销
向上
向左
向下
向上
向左-->向下-->向下-->向上-->向左-->向下-->向上-->

在这么长的代码之后是不是觉得很烦琐,明明可以很简单的实现,如下:

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //首先创建游戏
        PushBox pushBox = new PushBox();

        pushBox.toDown();
        pushBox.toRight();
        pushBox.toUp();

    }
}

其实设计模式有一个重要的原则:对修改关闭对扩展开放。如果使用如上的简单方式,那么以后的修改只能去修改PushBox类,然后修改Client类,这显然违反了这一原则。如果使用命令模式,那么Client类无需修改,只需要修改PushBox类的内部操作,Client类无需知道具体的内部实现。

六、Android源码中的命令模式

1、PackageHandler

PackageManagerService中,其对包的相关消息处理右其内部类PackageHandler承担,其将需要处理的请求作为对象通过消息传递给相关的方法,而对于包的安装、移动以及包大小的测量则分别封装为HandlerParams的具体子类InstallParams、MoveParams和MeasureParams。

源码如下:

private abstract class HandlerParams {
        private static final int MAX_RETRIES = 4;

        /**
         * Number of times startCopy() has been attempted and had a non-fatal
         * error.
         */
        private int mRetries = 0;

        final boolean startCopy() {
            boolean res;
            try {
                if (DEBUG_INSTALL) Slog.i(TAG, "startCopy");

                if (++mRetries > MAX_RETRIES) {
                    Slog.w(TAG, "Failed to invoke remote methods on default container service. Giving up");
                    mHandler.sendEmptyMessage(MCS_GIVE_UP);
                    handleServiceError();
                    return false;
                } else {
                    handleStartCopy();
                    res = true;
                }
            } catch (RemoteException e) {
                if (DEBUG_INSTALL) Slog.i(TAG, "Posting install MCS_RECONNECT");
                mHandler.sendEmptyMessage(MCS_RECONNECT);
                res = false;
            }
            handleReturnCode();
            return res;
        }

        final void serviceError() {
            if (DEBUG_INSTALL) Slog.i(TAG, "serviceError");
            handleServiceError();
            handleReturnCode();
        }

        abstract void handleStartCopy() throws RemoteException;
        abstract void handleServiceError();
        abstract void handleReturnCode();
    }

可以看出HandlerParams也是一个抽象命令者。

七、总结

优点:

  • 命令模式的封装性很好,更弱的耦合性,更灵活的控制性以及更好的扩展性。

缺点:

  • 类的膨胀,大量衍生类的创建。