设计模式——命令模式(command)

本文探讨了软件构件过程中的行为变化模式,重点介绍了Command模式。Command模式通过将请求对象化,实现了行为请求者与行为执行者的解耦,适用于记录、撤销/重做等场景。文章还对比了Command模式与函数指针的区别,并讨论了其在不同编程语言中的应用。

组件构建构成中,组件行为的变化经常导致组件本身剧烈的变化;“行为变化”将组件本身和组件行为解耦,从而支持组件行为变化。

command,visitor属于行为变化模式。

motivation:软件构件过程中,“行为请求者”和“行为执行者”常常呈现出紧耦合;在某些场合——例如记录、撤销/重做,事务等处理时,这种无法抵御变化的紧耦合时不适应软件发展的;将一个请求(行为)进行对象化,从而可以使用不同的请求对客户进行参数化。

key interface or class:

        1. command接口。

feature: 行为进行对象化。

structure:

template codes:

class Command{
public:
    virtual excute()=0;
};

//实现不同的command,或者宏命令
class concreteCommand1: public Command{
public:
    excute() override{
        //...
    }
};
class concreteCommand1: public Command{
public:
    excute() override{
        //...
    }
}


summary:

1. command根本目的在于将“行为请求者”和“行为实现着”进行解耦,常见手段时将行为对象化;

2.concreteCommand可能根据需要保存一些额外的状态信息;

3.command模式和函数指针有点类似,但是两者在定义行为接口上有所区别:command通过“接口-实现”来定义行为接口规范,严格但是由性能损失;函数指针以函数签名来定义接口规范,更灵活性能更高;

4. 在其他语言,如java,c#等中应用更加广泛,因为c++泛型编程(设计模式弥补语言缺陷)。

### Java 中命令模式Command Pattern)的实现与示例 #### 1. 命令模式的核心概念 命令模式是一种行为型设计模式,其核心目标是将请求封装为一个对象,从而使不同类型的请求可以被参数化处理。这种方式不仅实现了请求发送者和接收者的解耦[^2],还提供了诸如撤销、重做以及日志记录等功能的支持。 #### 2. 核心角色及其职责 以下是命令模式的主要组成部分及其作用: - **命令接口(Command Interface)**: 定义了一个 `execute()` 方法用于执行命令,还可以定义 `undo()` 方法用于撤销命令。 - **具体命令(Concrete Command)**: 实现了命令接口,并绑定了具体的接收者与其操作方法。 - **接收者(Receiver)**: 执行实际的操作逻辑。 - **调用者(Invoker)**: 负责触发命令的执行,通常会持有某个命令对象的引用。 - **客户端(Client)**: 创建具体命令对象并将其与相应的接收者关联起来[^4]。 #### 3. 遥控器控制家电的经典示例 ##### 步骤 1:定义命令接口 ```java public interface Command { void execute(); } ``` ##### 步骤 2:实现接收者(家电类) 假设我们有一个简单的电灯作为接收者: ```java public class Light { public void turnOn() { System.out.println("Light is ON"); } public void turnOff() { System.out.println("Light is OFF"); } } ``` ##### 步骤 3:实现具体命令类 针对上述电灯的功能,分别创建打开和关闭的具体命令: ```java public class TurnOnLightCommand implements Command { private final Light light; public TurnOnLightCommand(Light light) { this.light = light; } @Override public void execute() { light.turnOn(); } } public class TurnOffLightCommand implements Command { private final Light light; public TurnOffLightCommand(Light light) { this.light = light; } @Override public void execute() { light.turnOff(); } } ``` ##### 步骤 4:实现调用者(遥控器) 遥控器作为一个调用者,负责存储当前的命令并通过按钮触发该命令: ```java public 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."); } } } ``` ##### 步骤 5:客户端调用 最后,在客户端中完成整个流程的组装和测试: ```java public class Client { public static void main(String[] args) { // 接收者 Light livingRoomLight = new Light(); // 具体命令 Command onCommand = new TurnOnLightCommand(livingRoomLight); Command offCommand = new TurnOffLightCommand(livingRoomLight); // 调用者 RemoteControl remote = new RemoteControl(); // 设置并执行开灯命令 remote.setCommand(onCommand); remote.pressButton(); // 输出: Light is ON // 设置并执行关灯命令 remote.setCommand(offCommand); remote.pressButton(); // 输出: Light is OFF } } ``` #### 4. 支持宏命令(批量操作) 为了支持更复杂的场景,比如一次执行多个命令,可以通过引入宏命令来实现。下面是一个简单示例: ##### 步骤 1:定义宏命令类 ```java import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class MacroCommand implements Command { private List<Command> commands = new ArrayList<>(); public void addCommand(Command command) { commands.add(command); } public void removeCommand(Command command) { commands.remove(command); } @Override public void execute() { for (Command cmd : commands) { cmd.execute(); } } } ``` ##### 步骤 2:客户端使用宏命令 ```java public class ClientWithMacro { public static void main(String[] args) { Light kitchenLight = new Light(); Light bedroomLight = new Light(); Command kitchenOn = new TurnOnLightCommand(kitchenLight); Command kitchenOff = new TurnOffLightCommand(kitchenLight); Command bedroomOn = new TurnOnLightCommand(bedroomLight); Command bedroomOff = new TurnOffLightCommand(bedroomLight); MacroCommand macroCommand = new MacroCommand(); macroCommand.addCommand(kitchenOn); macroCommand.addCommand(bedroomOn); RemoteControl remote = new RemoteControl(); remote.setCommand(macroCommand); remote.pressButton(); // 同时开启厨房和卧室灯光 } } ``` #### 5. 总结 通过以上实例可以看出,命令模式在分离请求发起方与执行方的同时,也增强了系统的灵活性和可维护性。然而需要注意的是,过多的命令可能会导致系统变得臃肿,因此应权衡利弊合理应用。 --- ###
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