命令模式-C++实现

命令模式是一种行为型设计模式，它将请求封装成一个对象，从而能使你可以用不同的请求对客户端进行参数化。该模式允许请求的发送者和接收者进行解耦，发送者不需要知道接收者的信息，只需要通过命令对象来与它进行交互。

命令模式有四个角色：

1、抽象命令：它定义了执行操作的接口，包含一个执行方法和一个可选的撤销操作，这里的撤销是撤销命令，恢复成上一个命令执行的结果。

2、具体命令：实现了命令接口，持有接收者对象的引用，负责在接收者上执行操作。

3、接收者：执行命令所代表的操作

4、调用者：持有命令对象，发送请求并触发命令执行。

举例：

使用遥控器控制电灯的开和关。

#include <iostream>
#include <memory>// 接收者-电灯
class Light
{
public:void On(){std::cout << "电灯已经打开" << std::endl;}void Off(){std::cout << "电灯已经关闭" << std::endl;}
};// 抽象命令
class ICommand
{
public:virtual ~ICommand() {}virtual void Execute() = 0;virtual void Undo() = 0;protected:std::shared_ptr<Light> light_;
};// 具体命令-打开电灯
class CloseLight: public ICommand
{
public:CloseLight(std::shared_ptr<Light> _light){light_ = _light;}virtual void Execute() override{light_->On();}virtual void Undo() override{light_->Off();}
};// 具体命令-关闭电灯
class OpenLight: public ICommand
{
public:OpenLight(std::shared_ptr<Light> _light){light_ = _light;}virtual void Execute() override{light_->Off();}virtual void Undo() override{light_->On();}
};// 调用者-遥控器
class RemoteControl
{
public:void SetCommand(std::shared_ptr<ICommand> _command){command_ = _command;}void PressButton(){if(command_)command_->Execute();}void Undo(){if(command_)command_->Undo();}private:std::shared_ptr<ICommand> command_;
};

示例中，我们首先定义了一个抽象命令接口（ICommand），定义了两个方法Exectue()和Undo()，分别用于执行操作和撤销命令。

然后我们又创建了两个具体的命令类（OpenLight）和（CloseLight），分别实现了这两个方法。这些具体命令类会持有对接收者对象（Light）的引用，通过执行方法调用相应的操作。

最后创建了一个调用者角色（RemoteControl）作为遥控器。遥控器持有一个命令对象，提供设置命令对象和触发命令的执行方法。通过按下（PressButton）执行具体的命令，通过Undo撤销命令。

测试：

void TestCommand()
{// 创建接收者std::shared_ptr<Light> light = std::make_shared<Light>();// 创建命令std::shared_ptr<ICommand> openLight = std::make_shared<OpenLight>(light);std::shared_ptr<ICommand> closeLight = std::make_shared<CloseLight>(light);// 创建调用者std::shared_ptr<RemoteControl> remoteControl = std::make_shared<RemoteControl>();// 设置命令remoteControl->SetCommand(openLight);remoteControl->PressButton();remoteControl->Undo();remoteControl->SetCommand(closeLight);remoteControl->Undo();
}

测试代码中，我们创建了两个具体命令：打开电灯和关闭电灯、一个接收者，也就是电灯、一个遥控器对象。

通过遥控器设置命令，按下按钮，就可以执行具体的命令。

输出结果：

电灯已经打开
电灯已经关闭
电灯已经打开

可以看到，我们先设置命令为打开电灯，按下按钮，电灯已经打开，执行撤销方法，电灯就被关闭，然后我们设置命令为关闭电灯，执行撤销方法，电灯就被打开。

所以这里的撤销其实是撤销当前命令。

命令模式遵顼的设计原则：

1、单一职责原则：每个命令类负责执行一个特定的命令。

2、开放封闭原则：可以动态的添加或删除命令，不影响现有代码。

3、里氏替换原则：命令模式中的具体命令类是抽象命令的子类，因此可以通过具体命令类的替换来扩展和改变命令的行为。

4、接口隔离原则：命令模式通过抽象命令和具体命令的设计，可以将不同的请求封装成不同的命令类，从而避免大量的接口在同一个类中定义。

优点：

1、解耦对象间的关系：命令模式将请求者和接收者解耦，使得命令发送者只需要知道抽象命令类，不需要知道具体的接收者，降低了系统的耦合度。

2、容易扩展新的命令：新增一个命令非常容易，不需要修改现有代码，符合开闭原则。

3、支持撤销和重做操作：命令模式可以将命令对象存储在历史记录中，实现命令的撤销和重做

4、支持队列请求和日志化请求：命令模式可以将命令对象放入队列中，实现对请求的排队和延迟执行，还可以将命令对象做持久化处理，实现对请求的日志记录。

缺点：

1、增加了系统的复杂度：引入了多个命令类、接收者类、调用类，增加了系统的复杂度。

2、可能会使类膨胀：每个命令都需要一个具体的命令类去实现，如果命令太多，就会造成类的数量过于膨胀，增加了系统的维护成本。