设计模式 14 命令模式
设计模式 14
- 创建型模式（5）：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式
- 结构型模式（7）：适配器模式、桥接模式、组合模式、装饰者模式、外观模式、享元模式、代理模式
- 行为型模式（11）：责任链模式、命令模式、解释器模式、迭代器模式、中介者模式、备忘录模式、观察者模式、状态模式、策略模式、模板方法模式、访问者模式
文章目录
- 设计模式 14
- 命令模式（Command Pattern）
- 1 定义
- 2 结构
- 3 示例代码
- 5 特点
- 6 适用场景
- 7 总结
命令模式（Command Pattern）
1 定义
命令模式的核心思想是将“请求”封装为对象，并将请求的执行和请求的具体操作细节解耦。这样可以在不同的时间点、不同的环境下执行请求，还可以通过命令对象的统一接口来记录日志、撤销操作等。
2 结构
命令模式包含以下角色：
- 命令接口（Command）: 声明执行命令的接口。
- 具体命令类（ConcreteCommand）: 实现命令接口，定义请求的具体操作。
- 接收者（Receiver）: 知道如何执行与请求相关的操作。
- 调用者（Invoker）: 负责调用命令对象执行请求。它并不直接操作接收者。
- 客户端（Client）: 创建具体的命令对象，并设置它们的接收者。
UML 类图
+-------------------+
| Command | <----- 命令接口
+-------------------+
| + Execute() |
+-------------------+
^
|
+-----------------------+ +----------------------+
| ConcreteCommand1 | | ConcreteCommand2 |
+-----------------------+ +----------------------+
| - receiver: Receiver | | - receiver: Receiver |
| + Execute() | | + Execute() |
+-----------------------+ +----------------------+
+-------------------+
| Receiver | <----- 接收者
+-------------------+
| + Action() |
+-------------------+
+-----------------------------+
| Invoker | <----- 调用者
+-----------------------------+
| - command: Command |
| + SetCommand(cmd: Command) |
| + ExecuteCommand() |
+-----------------------------+
3 示例代码
假设我们要实现一个简单的家电控制系统，可以用命令模式来设计将家电的操作（如开灯、关灯等）封装为命令对象。
命令接口
// 命令接口
public interface ICommand
{
void Execute();
void Undo();
}
接收者
// 接收者：灯
public class Light
{
public void TurnOn()
{
Console.WriteLine("The light is on");
}
public void TurnOff()
{
Console.WriteLine("The light is off");
}
}
具体命令类
// 具体命令类：打开灯
public class LightOnCommand : ICommand
{
private readonly Light _light;
public LightOnCommand(Light light)
{
_light = light;
}
public void Execute()
{
_light.TurnOn();
}
public void Undo()
{
_light.TurnOff(); // 撤销打开灯，实际上是关闭灯
}
}
// 具体命令类：关闭灯
public class LightOffCommand : ICommand
{
private readonly Light _light;
public LightOffCommand(Light light)
{
_light = light;
}
public void Execute()
{
_light.TurnOff();
}
public void Undo()
{
_light.TurnOn(); // 撤销关闭灯，实际上是打开灯
}
}
调用者
public class RemoteControl
{
private ICommand _command;
private readonly Stack<ICommand> _history = new Stack<ICommand>();
private readonly Stack<ICommand> _redoStack = new Stack<ICommand>();
public void SetCommand(ICommand command)
{
_command = command;
}
public void PressButton()
{
_command.Execute();
_history.Push(_command); // 保存执行的命令
_redoStack.Clear(); // 清空恢复栈，因为有新操作了
}
public void PressUndo()
{
if (_history.Count > 0)
{
ICommand lastCommand = _history.Pop();
lastCommand.Undo();
_redoStack.Push(lastCommand); // 保存到恢复栈
}
}
public void PressRedo()
{
if (_redoStack.Count > 0)
{
ICommand lastUndoneCommand = _redoStack.Pop();
lastUndoneCommand.Execute();
_history.Push(lastUndoneCommand); // 重新保存到历史栈
}
}
}
客户端代码
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// 创建接收者
Light livingRoomLight = new Light();
// 创建命令对象
ICommand lightOn = new LightOnCommand(livingRoomLight);
ICommand lightOff = new LightOffCommand(livingRoomLight);
// 创建调用者并设置命令
RemoteControl remote = new RemoteControl();
// 打开灯
remote.SetCommand(lightOn);
remote.PressButton();
// 关闭灯
remote.SetCommand(lightOff);
remote.PressButton();
// 撤销关闭灯操作（即再次打开灯）
remote.PressUndo();
// 撤销打开灯操作（即再次关闭灯）
remote.PressUndo();
// 恢复关闭灯操作（即再次打开灯）
remote.PressRedo();
}
}
运行结果
The light is on
The light is off
在这个例子中，LightOnCommand 和 LightOffCommand 这两个具体命令类封装了开灯和关灯的操作。RemoteControl 是调用者，通过调用 SetCommand 方法将具体命令对象传递给它，并通过 PressButton 方法执行命令。
5 特点
-
优点:
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解耦请求发送者和接收者: 发送者只需要知道命令接口，而不需要了解具体实现。
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支持撤销操作: 可以实现命令的撤销和恢复功能。
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支持宏命令: 可以将多个命令组合成一个宏命令，顺序执行。
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支持请求排队和日志记录: 通过保存命令对象，可以将请求保存到队列中或日志中，便于后续操作。
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缺点:
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类数量增加: 每个具体命令都需要定义一个类，可能导致类的数量增加。
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系统复杂性增加: 封装请求为对象虽然增加了灵活性，但也增加了系统的复杂性。
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6 适用场景
- 需要参数化对象的操作: 客户端可以在运行时选择并设置要执行的命令。
- 需要支持撤销和恢复操作: 系统需要支持撤销功能时，可以使用命令模式保存操作的历史记录。
- 需要在不同时间点执行操作: 可以将命令放入队列中，延迟执行或按顺序执行。
- 需要支持宏命令: 需要将多个操作组合成一个命令时，可以使用命令模式。
7 总结
命令模式通过将操作封装为独立的命令对象，实现了请求发送者与接收者的解耦。它为系统增加了灵活性，尤其是在支持撤销、恢复、宏命令和请求排队等功能时非常有用。然而，命令模式的使用也可能导致类的数量增加，系统的复杂性增加，因此在设计时需要权衡使用。