「软件设计模式」命令模式（Command）
揭秘命令模式：用C++实现智能家居的"万能遥控器"
一、从餐厅点餐看命令模式精髓
想象你坐在餐厅点餐时，服务员记录你的订单交给后厨，这个看似简单的过程蕴含着软件设计的智慧。命令模式（Command）正是将这种"请求封装为对象"的思想应用于软件设计，实现调用者与执行者的完美解耦。
二、命令模式四大核心角色
-
Command（命令接口）
- 声明执行操作的接口（execute/undo）
-
ConcreteCommand（具体命令）
- 绑定接收者与动作的对应关系
- 实现execute和undo的具体逻辑
-
Invoker（调用者）
- 持有命令对象，触发命令执行
- 可扩展命令队列、撤销栈等高级功能
-
Receiver（接收者）
- 真正执行操作的对象，知道如何实现请求
三、C++实战：智能家居控制系统
1.场景描述
开发支持多设备控制的智能家居系统，要求：
- 统一控制接口
- 支持操作撤销
- 方便扩展新设备
2.代码实现
#include <iostream>
#include <vector>
#include <memory>
#include <stack>
// 接收者：智能灯
class Light {
public:
void on() { std::cout << "Light is ON" << std::endl; }
void off() { std::cout << "Light is OFF" << std::endl; }
};
// 接收者：空调
class AirConditioner {
public:
void setTemperature(int temp) {
currentTemp = temp;
std::cout << "AC set to " << temp << "℃" << std::endl;
}
int getLastTemp() const { return currentTemp; }
private:
int currentTemp = 26;
};
// 命令接口
class Command {
public:
virtual ~Command() = default;
virtual void execute() = 0;
virtual void undo() = 0;
};
// 具体命令：开灯命令
class LightOnCommand : public Command {
public:
explicit LightOnCommand(Light* light) : light(light) {}
void execute() override { light->on(); }
void undo() override { light->off(); }
private:
Light* light;
};
// 具体命令：空调温度设置命令
class ACSetCommand : public Command {
public:
ACSetCommand(AirConditioner* ac, int temp)
: ac(ac), newTemp(temp), prevTemp(ac->getLastTemp()) {}
void execute() override {
ac->setTemperature(newTemp);
}
void undo() override {
ac->setTemperature(prevTemp);
}
private:
AirConditioner* ac;
int newTemp;
int prevTemp;
};
// 调用者：遥控器
class RemoteControl {
public:
void setCommand(Command* cmd) {
commands.push_back(cmd);
}
void pressButton(int slot) {
if (slot < commands.size()) {
commands[slot]->execute();
history.push(commands[slot]);
}
}
void undoLast() {
if (!history.empty()) {
history.top()->undo();
history.pop();
}
}
private:
std::vector<Command*> commands;
std::stack<Command*> history;
};
// main.cc
#include "commond.h"
// 客户端使用示例
int main() {
// 初始化设备
Light livingRoomLight;
AirConditioner bedroomAC;
// 创建命令对象
LightOnCommand lightOn(&livingRoomLight);
ACSetCommand acSet(&bedroomAC, 22);
// 配置遥控器
RemoteControl remote;
remote.setCommand(&lightOn); // 0号按钮：开灯
remote.setCommand(&acSet); // 1号按钮：设置空调
// 执行命令
remote.pressButton(0); // 开灯
remote.pressButton(1); // 设置空调温度
remote.undoLast(); // 撤销空调设置
return 0;
}3.执行结果
Light is ON
AC set to 22℃
AC set to 26℃
四、命令模式优势与适用场景
1.核心优势：
- 彻底解耦调用者与接收者
- 支持操作队列、日志记录、撤销/重做等扩展
- 方便实现宏命令（命令组合）
2.典型应用场景：
- 需要回调机制的软件系统
- 需要实现操作撤销/重做功能
- 需要记录操作历史的系统
- 需要实现任务调度或延迟执行
五、模式延伸与思考
- 命令队列：将命令存入队列实现异步执行
- 宏命令：组合多个命令形成复合命令
- 事务处理：通过命令日志实现事务回滚
- 智能命令：命令对象可自主决定是否执行
思考题：在你的项目中，哪些场景可以用命令模式重构？欢迎在评论区分享你的见解！
通过本文，我们不仅掌握了命令模式的理论知识，还实现了一个功能完备的智能家居控制系统。这种模式在GUI事件处理、事务系统、工作流引擎等领域都有广泛应用。下次当你需要将"请求"抽象为对象时，不妨试试这个强大的模式。