命令模式

2018-11-04 本文已影响20人 Whyn

简介

Encapsulate a request as an object,thereby letting you parameterize clients with different requests,queue or log requests,and support undoable operations.
将一个请求封装成一个对象，从而让你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，可以提供命令的撤销和恢复功能。

命令模式（Command Pattern）是对命令的封装，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。命令模式解耦了请求方和接收方，请求方只需请求执行命令，不用关心命令是怎样被接收，怎样被操作以及是否被执行····

软件系统中，行为请求者与行为实现者通常是一种紧耦合关系，因为这样的实现简单明了。但紧耦合关系缺乏扩展性，在某些场合中，当需要为行为进行记录，撤销或重做等处理时，只能修改源码。而命令模式通过为请求与实现间引入一个抽象命令接口，解耦了请求与实现，并且中间件是抽象的，它可以有不同的子类实现，因此其具备扩展性。

命令模式本质：解耦命令请求与处理

主要解决

当系统的某项操作具备命令语义时，且命令实现不稳定（变化），那么可以通过命令模式解耦请求与实现，利用抽象命令接口使请求方代码架构稳定，封装接收方具体命令实现细节。接收方与抽象命令接口呈现弱耦合（内部方法无需一致），具备良好的扩展性。

优缺点

优点

通过引入中间件（抽象接口），解耦了命令请求与实现；
扩展性良好，可以很容易地增加新命令；
支持组合命令，支持命令队列；
可以在现有命令的基础上，增加额外功能（比如日志记录···，结合装饰器模式更酸爽）；

缺点

具体命令类可能过多；
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带来的一个通病，抽象必然会引入额外类型；抽象肯定比紧密难理解）；

使用场景

现实语义中具备 ”命令“ 的操作（如命令菜单，shell命令···）；
需要将请求与实现解耦；
需要支持命令的撤销(Undo)操作和恢复(Redo)操作；
需要支持命令组合操作（宏命令）；

模式讲解

首先看下命令模式的通用 UML 类图：

命令模式

从 UML 类图中，我们可以看到，命令模式主要包含四种角色：

接收者角色（Receiver）：该类负责具体实施或执行一个请求；
命令角色（Command）：定义需要执行的所有命令行为；
具体命令角色（ConcreteCommand）：该类内部维护一个 接收者（Receiver），在其execut方法中调用 Receiver 的相关方法；
请求者角色（Invoker）：接收客户端的命令，并执行命令；

注：从命令模式的 UML 类图中，其实可以很清晰地看出：Command的出现就是作为Receiver和Invoker的中间件，解耦了彼此。而之所以引入Command中间件，我觉得是以下两方面原因：

解耦请求与实现：即解耦了Invoker和Receiver，因为在 UML 类图中，Invoker是一个具体的实现，等待接收客户端传入命令（即Invoker与客户端耦合），Invoker处于业务逻辑区域，应当是一个稳定的结构。而Receiver是属于业务功能模块，是经常变动的；如果没有Command，则Invoker紧耦合Receiver，一个稳定的结构依赖了一个不稳定的结构，就会导致整个结构都不稳定了。这也就是Command引入的原因：不仅仅是解耦请求与实现，同时稳定（Invoker）依赖稳定（Command），结构还是稳定的；
扩展性增强：扩展性体现在两个方面：1. Receiver属于底层细节，可以通过更换不同的Receiver达到不同的细节实现；2. Command接口本身就是抽象的，本身就具备扩展性；而且由于命令对象本身就具备抽象，如果结合装饰器模式，功能扩展简直如鱼得水。

以下是命令模式的通用代码：

class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ICommand cmd = new ConcreteCommand();
        Invoker invoker = new Invoker(cmd);
        invoker.action();
    }

    //接收者
    static class Receiver {
        public void action() {
            System.out.println("执行具体操作");
        }
    }

    //抽象命令接口
    interface ICommand {
        void execute();
    }

    //具体命令
    static class ConcreteCommand implements ICommand {
        // 直接创建接收者，不暴露给客户端
        private Receiver mReceiver = new Receiver();

        @Override
        public void execute() {
            this.mReceiver.action();
        }
    }

    //请求者
    static class Invoker {
        private ICommand mCmd;

        private Invoker(ICommand cmd) {
            this.mCmd = cmd;
        }

        public void action() {
            this.mCmd.execute();
        }
    }
}

注：在一个系统中，不同的命令对应不同的请求，也就是说无法把请求抽象化，因此命令模式中的Receiver是具体实现；但是如果在某一个模块中，可以对Receiver进行抽象，其实这就变相使用到了桥接模式（Command类具备两个变化的维度：Command和Receiver），这样子的扩展性会更加优秀。

举个例子

例子：假如现有我们有一个遥控器，可以控制风扇的风力大小，分为大，中，小，关闭四个程度，请使用程序进行实现。

分析：上面的例子涉及两个物体：遥控器和风扇，直接的思路就是遥控器紧耦合风扇，然后遥控器内部暴露控制风扇风力等级接口。但是遥控器后续可能还可以对其他电器设备（如空调等）进行控制，因此有必要解耦遥控器和具体电器设备的紧密联系。对遥控器进行操作，相当于发出一个指令（命令），让对应的电器设备进行工作，那么命令模式是非常切合这个场景的。

具体代码如下：

class Client {
    public static void main(String[] args) {
        RemoteController remote = new RemoteController();
        Fan fan = new Fan();

        ICommand cmd = new TurnMinCommand(fan);
        remote.action(cmd);
        
        cmd = new TurnMidCommand(fan);
        remote.action(cmd);

        cmd = new TurnMaxCommand(fan);
        remote.action(cmd);
        
        cmd = new TurnOffCommand(fan);
        remote.action(cmd);
    }

    //Receiver
    static class Fan {
        public void turnMin() {
            System.out.println("Fan in Min degree");
        }

        public void turnMid() {
            System.out.println("Fan in Mid degree");
        }

        public void turnMax() {
            System.out.println("Fan in Max degree");
        }

        public void turnOff() {
            System.out.println("Fan off");
        }
    }

    //Command
    interface ICommand {
        void execute();
    }

    //ComcreteCommand
    static class TurnMinCommand implements ICommand {
        private Fan mFan;

        public TurnMinCommand(Fan fan) {
            this.mFan = fan;
        }

        @Override
        public void execute() {
            this.mFan.turnMin();
        }
    }

    //ComcreteCommand
    static class TurnMidCommand implements ICommand {
        private Fan mFan;

        public TurnMidCommand(Fan fan) {
            this.mFan = fan;
        }

        @Override
        public void execute() {
            this.mFan.turnMid();
        }
    }

    //ComcreteCommand
    static class TurnMaxCommand implements ICommand {
        private Fan mFan;

        public TurnMaxCommand(Fan fan) {
            this.mFan = fan;
        }

        @Override
        public void execute() {
            this.mFan.turnMax();
        }
    }
    //ComcreteCommand
    static class TurnOffCommand implements ICommand {
        private Fan mFan;

        public TurnOffCommand(Fan fan) {
            this.mFan = fan;
        }

        @Override
        public void execute() {
            this.mFan.turnOff();
        }
    }

    //Invoker
    static class RemoteController {
        public void action(ICommand cmd) {
            cmd.execute();
        }
    }
}

由于遥控器已经与具体电器解耦了，以后如果想扩展新命令，只需增加即可，遥控器结构无需改动。

命令模式

简介

主要解决

优缺点

使用场景

模式讲解

举个例子

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