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设计模式之命令模式

article 2024/11/25 23:27:38

命令模式（Command Pattern）是行为型设计模式之一，它将请求（或命令）封装成一个对象，从而使用户能够将请求发送者与请求接收者解耦。通过命令模式，调用操作的对象与执行操作的对象不直接关联，命令对象作为一个中介，传递请求和执行的责任，使得用户可以通过简单的调用接口来执行复杂的行为。

一、命令模式的基本概念

命令模式的核心思想是将请求封装为一个对象，通常这个对象包含了执行某个特定操作的必要信息和执行的逻辑。当请求被调用时，该命令对象会通知相应的执行者对象执行特定的操作。通过这种方式，命令的调用者和执行者之间无需直接交互，符合松耦合的设计原则。

1. 主要组成部分

命令模式通常包括以下几个关键角色：

Command（命令接口）：声明了执行命令的接口，通常包含一个execute()方法。
ConcreteCommand（具体命令类）：实现了命令接口，封装了与特定请求相关的动作，并将请求转发给接收者对象。
Receiver（接收者类）：执行与请求相关的具体操作。它知道如何执行与请求相关的操作。
Invoker（调用者类）：请求命令的发送者，它持有一个命令对象，并在适当的时候调用该命令对象的execute()方法。
Client（客户端）：客户端创建一个具体的命令对象，并设置其接收者。客户端通常还会将该命令对象传递给调用者。

2. 工作原理

命令模式的工作原理是，当客户端希望执行某个操作时，它创建一个命令对象（通常是ConcreteCommand的实例），并将该对象交给调用者。调用者在适当的时候调用execute()方法，命令对象将请求委托给接收者进行实际的操作。由于所有的请求都通过命令对象封装并传递，调用者与接收者完全解耦。

二、命令模式的代码示例

命令接口

public interface Command {
    void execute();
}

具体命令类

public class OrderCommand implements Command{
    private Chef chef;
    private Order order;

    public OrderCommand(Chef chef, Order order) {
        this.chef = chef;
        this.order = order;
    }

    @Override
    public void execute() {
        System.out.println(order.getDiningTable()+"桌的餐");
        Set<String> foodNames = order.getFoodDesc().keySet();
        for (String foodName : foodNames) {
            chef.makeFood(order.getFoodDesc().get(foodName), foodName);
        }
    }
}

厨师

public class Chef {
    public void makeFood(int number, String foodName){

        System.out.println("正在制作"+number+"份"+foodName);
    }
}

调用者类

public class Waitor {
    private List<Command> commands = new ArrayList<>();

    public void setCommand(Command command){
        commands.add(command);
    }

    public void OrderUp(){
        commands.forEach(command -> {
            command.execute();
        });
    }
}

订单实体类

public class Order {
    private int diningTable;
    Map<String,Integer> foodDesc = new HashMap<>();

    public int getDiningTable() {
        return diningTable;
    }

    public void setDiningTable(int diningTable) {
        this.diningTable = diningTable;
    }

    public Map<String, Integer> getFoodDesc() {
        return foodDesc;
    }

    public void setFoodDesc(String name,Integer num) {
        foodDesc.put(name, num);
    }
}

客户端代码

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Order order = new Order();
        order.setDiningTable(1);
        order.setFoodDesc("西红柿炒蛋", 2);
        order.setFoodDesc("拉面", 2);

        Command command = new OrderCommand(new Chef(), order);
        command.execute();
    }
}

输出结果

三、命令模式的优缺点

优点：

解耦请求者与执行者：调用者（Invoker）不需要知道具体的执行操作，只需要通过命令接口进行调用，避免了直接依赖具体的执行类。请求者和执行者之间的耦合度降低，系统更灵活。
支持命令的撤销与恢复：命令模式可以很方便地实现命令的撤销（Undo）和恢复（Redo）功能。通过保存历史命令，可以在需要时撤销之前的操作。
增加新的命令：添加新的命令非常简单，只需要定义一个新的命令类并实现Command接口，不需要修改现有的类或调用者，符合开闭原则。
组合命令：多个命令可以组合成一个“复合命令”，通过调用一个复合命令来依次执行多个操作，方便管理多个命令的执行。

缺点：

类的数量增加：命令模式会导致系统中增加很多命令类，特别是在命令种类多的情况下，可能会使系统变得较为复杂。
可能不必要的复杂度：对于一些简单的应用，命令模式可能会引入不必要的复杂度。在这些情况下，直接在客户端调用相关方法可能更加简洁。
客户端需要了解命令对象：虽然命令模式解耦了请求者与执行者，但客户端需要了解如何配置和使用命令对象，这可能增加一些学习和使用的成本。

四、命令模式的应用场景

命令模式特别适用于以下几种场景：

GUI（图形用户界面）按钮操作：
在GUI应用中，用户点击按钮通常会触发一些行为，命令模式非常适合将按钮的操作封装为命令对象，解耦按钮与具体操作的实现。通过命令对象，可以将按钮的功能独立出来，方便修改和扩展。
事务管理：
对于需要管理多个操作的系统，命令模式可以用来记录每个操作（命令），并且在需要时执行或撤销这些操作。比如在事务处理系统中，可以使用命令模式来实现事务的提交、回滚操作。
宏命令：
如果某个操作需要执行一系列操作，可以通过将多个命令对象组合成一个复合命令（Macro Command），从而一次性执行一组操作。
日志系统：
在一些系统中，操作可能需要被记录（例如，用户在系统中执行了某个动作）。可以将每个操作封装成命令对象，并在执行时记录这些操作，甚至可以在以后重新执行。
远程操作系统：
在需要远程控制设备的场景中，命令模式可以帮助将操作封装成命令对象，通过网络发送命令对象，从而远程执行设备操作。