【软考】设计模式之命令模式

1. 说明

• 1.命令模式（Command Pattern）是一种数据驱动的设计模式。
• 2.属于行为型模式。
• 3.请求以命令的形式被封装在对象中，并传递给调用对象。
• 4.调用对象寻找可以处理该命令的合适对象，并将该命令传递给相应的对象，由该对象执行命令。
• 5.将请求（行为）封装为对象，从而使你可以用不同的请求对客户进行参数化
• 6.对请求排队或记录请求日志，以及支持可撤销的操作。
• 7.这种模式允许将请求的发送者与请求的执行者解耦，使得请求发送者无需关心请求如何被执行，而只需关注请求本身。

2. 应用场景

• 1.当系统的某项操作具备命令语义，且命令实现不稳定(经常变化)时，可以通过命令模式解耦请求与实现。
• 2.当请求调用者需要与请求接收者解耦时，命令模式可以使调用者和接收者不直接交互
• 3.当系统需要随机请求命令或经常增加、删除命令时，命令模式可以方便地实现这些功能。

3. 结构图

4. 构成

• 1.Command（命令）：定义了执行操作的接口，通常包含一个execute方法，用于调用具体的操作。声明执行操作的接口。
• 2.Invoker（调用者）：请求的调用者，内部持有具体请求的引用。要求该命令执行这个请求。
• 3.ConcreteCommand（具体命令）：封装的请求对象，内部持有Receiver对象。将一个接收者对象绑定于一个动作；调用接收者相应的操作，以实现Execute。
• 4.Receiver（接收者）：请求接收者，根据请求对象的指挥进行不同的反应。知道如何实施与执行一个请求相关的操作。任何类都可能作为一个接收者。
• 5.Client（客户端）：创建一个具体命令对象并设定它的接收者。

5. 优缺点

5.1 优点

• 1.增加与删除命令不会影响其他类，满足“开闭原则”。
• 2.可以实现宏命令，即组合多个命令作为一个单独命令来执行。
• 3.方便实现撤销(Undo)和重做(Redo)操作。
• 4.可以在现有命令的基础上，增加额外功能，比如日志记录。

5.2 缺点

• 1.可能导致系统有过多的具体命令类：在命令模式中，每一个请求或操作都被封装成一个具体的命令类。因此，如果系统中有大量的请求或操作，那么就需要设计大量的县体命令类，这可能导致系统的复杂性增加并可能使维护和理解变得困难。
• 2.可能增加系统的理解难度：由于命令模式涉及到命令的发送者、接收者以及具体的命令类等多个角色，对于初学者或者不熟悉该模式的人来说，可能会觉得理解起来有些困难。
• 3.可能引发性能问题：在命令模式中，每个命令对象都需要被创建和存储，这可能会消耗一定的系统资源。如果系统中存在大量的命令对象，那么可能会引发性能问题，尤其是在内存使用和处理速度方面。

6. 适用性

• 1.抽象出待执行的动作以参数化某对象。Command模式是过程语言中的回调（Callback）机制的一个面向对象的替代品。
• 2.在不同的时刻指定、排列和执行请求。一个Command对象可以有一个与初始请求无关的生存期。如果一个请求的接收者可用一种与地址空间无关的方式表达，那么就可以将负责该请求的命令对象传递给另一个不同的进程并在那儿实现该请求。
• 3.支持取消操作。Command的Execute操作可在实施操作前将状态存储起来，在取消操作时这个状态用来消除该操作的影响。Command接口必须添加一个Unexecute操作，该操作取消上一次Execute调用的效果。执行的命令被存储在一个历史列表中。可通过向后和向前遍历这一列表并分别调用Unexecute和Execute来实现重数不限的“取消”和“重做”。
• 4.支持修改日志。这样当系统崩溃时，这些修改可以被重做一遍。在Command 接口中添加装载操作和存储操作，可以用来保持变动的一个一致的修改日志。从崩溃中恢复的过程包括从磁盘中重新读入记录下来的命令并用 Execute 操作重新执行它们。
• 5.用构建在原语操作上的高层操作构造一个系统。这样一种结构在支持事务(Transaction)的信息系统中很常见。Command 模式提供了对事务进行建模的方法。Commmand 有一个公共接口，使得可以用同一种方式调用所有的事务，同时使用该模式也易于添加新事务以扩展系统。

7.java示例

• 1.灯类

package com.learning.command.light;public class Light {public void on() {  System.out.println("开灯");}  public void off() {  System.out.println("关灯");}  
}

• 2.命令接口

package com.learning.command.light;/*** 命令接口*/
public interface Command {void execute();
}

• 2.关灯实现接口

package com.learning.command.light;public class LightOffCommand implements Command {private Light light;  public LightOffCommand(Light light) {  this.light = light;  }  @Override  public void execute() {  light.off();  }  
}

• 3.开灯实现接口

package com.learning.command.light;public class LightOnCommand implements Command {private Light light;public LightOnCommand(Light light) {this.light = light;}@Overridepublic void execute() {light.on();}
}

• 4.调用者

package com.learning.command.light;public class Invoker {private Command command;public void setCommand(Command command) {  this.command = command;  }  public void executeCommand() {  command.execute();  }  
}

• 5.客户端

package com.learning.command.light;public class Client {public static void main(String[] args) {  Light light = new Light();  Invoker invoker = new Invoker();  // 创建打开灯的命令，并设置给InvokerCommand lightOnCommand = new LightOnCommand(light);  invoker.setCommand(lightOnCommand);invoker.executeCommand();// 创建关闭灯的命令，并设置给InvokerCommand lightOffCommand = new LightOffCommand(light);  invoker.setCommand(lightOffCommand);  invoker.executeCommand();}  
}

• 4.执行结果示例
  
• 5.存储命令一起执行

package com.learning.command.light;import java.util.List;public class Invoker2 {private List<Command> commandList;public void addCommand(Command command) {this.commandList.add(command);}  public void executeCommand() {for (Command command : commandList) {command.execute();}}
}

package com.learning.command.light;public class Client2 {public static void main(String[] args) {  Light light = new Light();  Invoker2 invoker2 = new Invoker2();// 创建打开灯的命令，并设置给InvokerCommand lightOnCommand = new LightOnCommand(light);  invoker2.addCommand(lightOnCommand);// 创建关闭灯的命令，并设置给InvokerCommand lightOffCommand = new LightOffCommand(light);  invoker2.addCommand(lightOffCommand);invoker2.executeCommand();}  
}