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命令模式详解与应用

article 2025/1/11 7:04:49

命令模式（Command Pattern），是一种行为型设计模式。它将请求封装成对象，从而可以参数化其他对象，使得不同的请求、队列或者日志请求等操作都可以被实现，并且支持可撤销的操作。通过引入命令对象来解耦请求的发起者和接收者，命令模式提供了一种灵活的方式来处理各种类型的请求。

命令模式的特点

解耦调用者和接收者：命令模式通过引入中间层——命令对象，实现了调用者与接收者的分离，降低了两者之间的耦合度。
易于扩展：新的命令可以很容易地添加进来，而不会影响现有的代码结构，符合开闭原则。
支持撤销/重做功能：命令模式天然适合用于实现撤销和重做功能，因为每个命令都可以记录执行前的状态以便恢复。
命令队列：可以将多个命令放入队列中依次执行，这有助于实现批处理或宏命令等功能。
事务管理：命令模式还可以用来构建复杂的事务，确保一系列操作要么全部成功，要么全部失败。

命令模式的组成

Command（抽象命令类）：声明了一个执行操作的接口，所有具体命令类都必须实现这个接口。
ConcreteCommand（具体命令类）：实现了Command接口，包含了对请求进行处理的具体逻辑。它持有一个指向接收者的引用，并调用接收者的方法来完成任务。
Receiver（接收者）：知道如何执行与请求相关的操作，任何类都可以作为接收者。
Invoker（调用者）：负责触发命令的执行，但并不知道命令的具体内容。它可以持有多个命令，并按需调用它们。
Client（客户端）：创建具体的命令对象，并将其关联到接收者上；然后将命令传递给调用者。

命令模式的实现

我们将通过一个简单的例子来演示命令模式的应用：假设我们正在开发一款智能家居控制系统，用户可以通过遥控器控制家里的电器设备。我们可以使用命令模式来设计这一系统，其中每个按钮对应一个命令，按下按钮时会发送相应的命令给电器设备以完成特定的操作。

示例代码

// 接收者 - Light
class Light {
    public void on() {
        System.out.println("Light is ON");
    }

    public void off() {
        System.out.println("Light is OFF");
    }
}

// 抽象命令类 - Command
interface Command {
    void execute();
}

// 具体命令类 - LightOnCommand
class LightOnCommand implements Command {
    private final Light light;

    public LightOnCommand(Light light) {
        this.light = light;
    }

    @Override
    public void execute() {
        light.on();
    }
}

// 具体命令类 - LightOffCommand
class LightOffCommand implements Command {
    private final Light light;

    public LightOffCommand(Light light) {
        this.light = light;
    }

    @Override
    public void execute() {
        light.off();
    }
}

// 调用者 - RemoteControl
class RemoteControl {
    private Command command;

    public void setCommand(Command command) {
        this.command = command;
    }

    public void pressButton() {
        if (command != null) {
            command.execute();
        } else {
            System.out.println("No command set.");
        }
    }
}

使用示例

public class CommandPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建接收者
        Light livingRoomLight = new Light();

        // 创建命令
        Command turnOnLivingRoomLight = new LightOnCommand(livingRoomLight);
        Command turnOffLivingRoomLight = new LightOffCommand(livingRoomLight);

        // 创建调用者并设置命令
        RemoteControl remoteControl = new RemoteControl();
        
        // 模拟用户交互
        remoteControl.setCommand(turnOnLivingRoomLight);
        remoteControl.pressButton(); // 执行打开灯光的命令

        remoteControl.setCommand(turnOffLivingRoomLight);
        remoteControl.pressButton(); // 执行关闭灯光的命令
    }
}