Java设计模式十七命令模式 (Command Pattern)

原创已于 2025-01-23 22:39:59 修改 · 703 阅读

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#java #设计模式 #命令模式

于 2025-01-22 10:39:45 首次发布

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命令模式 (Command Pattern)

命令模式是一种行为型设计模式，它将请求（或操作）封装成一个对象，从而使得用户可以通过不同的请求执行不同的操作，甚至支持撤销操作。命令模式的关键在于：将请求的发送者和请求的接收者解耦，并将请求封装成一个对象。这样，发送者只需要将请求发送给一个命令对象，而无需关心请求的具体实现和执行过程。

1. 命令模式的组成

命令模式通常包含以下几个角色：

Command（命令接口）：定义了执行命令的接口，通常有一个execute()方法，所有具体的命令类都需要实现这个接口。
ConcreteCommand（具体命令类）：实现了Command接口，并将具体的请求委托给接收者对象。
Invoker（调用者）：请求的发送者，持有命令对象并触发命令的执行。
Receiver（接收者）：实际执行命令的对象，它负责执行具体的操作。
Client（客户端）：负责创建具体命令对象并将其传递给调用者。

2. 命令模式的工作流程

客户端创建一个具体命令对象（ConcreteCommand），并设置相应的接收者。
客户端将命令对象传递给调用者（Invoker）。
调用者通过调用命令对象的execute()方法来执行请求。
命令对象将请求委托给接收者对象，由接收者完成实际的操作。

3. 命令模式的实现

场景示例：遥控器操作

假设我们有一个遥控器，它能够控制多个家电设备（如灯、电视、空调等）。我们希望通过命令模式实现每个设备的开/关操作，并且支持撤销操作。

1) 定义命令接口

命令接口定义了一个execute()方法，所有具体命令类都要实现这个方法。

// 命令接口
public interface Command {
    void execute();
    void undo();  // 撤销操作
}

2) 定义具体命令类

具体命令类实现了命令接口，并调用接收者（家电）的实际操作方法。

// 开灯命令
public class LightOnCommand implements Command {
    private Light light;

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

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

    @Override
    public void undo() {
        light.turnOff();
    }
}

// 关灯命令
public class LightOffCommand implements Command {
    private Light light;

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

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

    @Override
    public void undo() {
        light.turnOn();
    }
}

3) 定义接收者类

接收者类是真正执行命令的类（例如，家电设备）。它包含具体的业务逻辑。

// 灯类（接收者）
public class Light {
    public void turnOn() {
        System.out.println("The light is ON");
    }

    public void turnOff() {
        System.out.println("The light is OFF");
    }
}

4) 定义调用者类

调用者类持有命令对象，并通过execute()方法来请求执行操作。

// 遥控器（调用者）
public class RemoteControl {
    private Command command;

    // 设置命令
    public void setCommand(Command command) {
        this.command = command;
    }

    // 执行命令
    public void pressButton() {
        command.execute();
    }

    // 撤销操作
    public void pressUndoButton() {
        command.undo();
    }
}

5) 客户端代码

客户端代码创建了遥控器、命令对象和接收者对象，并将命令对象设置到遥控器中。

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建接收者
        Light livingRoomLight = new Light();
        
        // 创建命令对象
        Command lightOn = new LightOnCommand(livingRoomLight);
        Command lightOff = new LightOffCommand(livingRoomLight);

        // 创建遥控器（调用者）
        RemoteControl remoteControl = new RemoteControl();
        
        // 执行开灯命令
        remoteControl.setCommand(lightOn);
        remoteControl.pressButton();  // 输出：The light is ON
        
        // 执行关灯命令
        remoteControl.setCommand(lightOff);
        remoteControl.pressButton();  // 输出：The light is OFF
        
        // 撤销上一个命令（开灯）
        remoteControl.pressUndoButton();  // 输出：The light is ON
    }
}

运行结果：

The light is ON
The light is OFF
The light is ON

4. 命令模式的优点

解耦发送者和接收者： 发送请求的类（调用者）与接收请求的类（接收者）解耦，发送者无需知道请求的执行细节。
支持撤销操作： 每个命令对象都可以定义撤销操作（undo()），允许在需要时撤销操作。
扩展性： 可以轻松添加新的命令，只需要创建新的命令类而不需要修改现有代码，符合开闭原则。
组合命令： 可以通过组合多个命令来实现更复杂的操作，如“宏命令”。
事务性操作： 命令模式可以用于将操作封装成单独的事务，并在系统中进行管理。

5. 命令模式的缺点

类的数量增加： 每一个新的命令都需要一个新的命令类，这可能导致类的数量急剧增加，增加系统的复杂度。
实现复杂： 对于较简单的操作，使用命令模式可能会显得过于复杂，导致不必要的设计开销。

6. 命令模式的应用场景

GUI系统中的操作： 如按钮点击事件、菜单操作等，可以使用命令模式来封装每个按钮的动作。每个按钮对应一个命令对象，点击时执行相应的命令。
任务队列： 命令模式适用于任务调度系统，每个任务可以封装成一个命令，系统可以按照需要顺序执行或撤销任务。
宏命令： 需要将多个命令组合成一个大的操作时，可以使用命令模式组合多个小命令。
实现撤销/重做操作： 例如，文本编辑器中的撤销/重做功能，可以利用命令模式管理操作的历史记录。

7. 总结

命令模式通过将请求封装成对象，解耦了请求的发送者和接收者，提供了灵活的执行、撤销和组合命令的能力。它在需要解耦请求和执行的场景中非常有用，尤其适用于GUI系统、任务调度、宏命令等应用场景。虽然命令模式可能增加系统的复杂度，但它在结构上更具可扩展性和灵活性，非常适合处理复杂的操作逻辑。