【设计模式】命令模式


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1.命令模式定义

       命令模式(Command Pattern)是一个高内聚的模式,又称为行动(Action)模式或交易(Transaction)模式。其定义如下:

Encapsulate a request as an object,thereby letting you parameterize clients with different requests,queue or log requests,and support undoable operations.

       即:将一个请求封装成一个对象,从而让你使用不同的请求把客户端参数化,对请求排队或者记录请求日志,可以提供命令的撤销和恢复功能。
       命令模式的通用类图如下:
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2.命令模式的角色

命令模式涉及到五个角色,它们分别是:

  • 客户端(Client)角色:
    创建一个具体命令(ConcreteCommand)对象并确定其接收者。

  • 命令(Command)角色:
    声明了一个给所有具体命令类的抽象接口。

  • 具体命令(ConcreteCommand)角色:
    定义一个接收者和行为之间的弱耦合;实现execute()方法,负责调用接收者的相应操作。execute()方法通常叫做执行方法。

  • 请求者(Invoker)角色:
    负责调用命令对象执行请求,相关的方法叫做行动方法。

  • 接收者(Receiver)角色:
    负责具体实施和执行一个请求。任何一个类都可以成为接收者,实施和执行请求的方法叫做行动方法。

3.命令模式实战案例

3.1.场景说明

       小女孩茱丽(Julia)有一个盒式录音机,此录音机有播音(Play)、倒带(Rewind)和停止(Stop)功能,录音机的键盘便是请求者(Invoker)角色;茱丽(Julia)是客户端角色,而录音机便是接收者角色。Command类扮演抽象命令角色,而PlayCommand、StopCommand和RewindCommand便是具体命令类。茱丽(Julia)不需要知道播音(play)、倒带(rewind)和停止(stop)功能是怎么具体执行的,这些命令执行的细节全都由键盘(Keypad)具体实施。茱丽(Julia)只需要在键盘上按下相应的键便可以了。

3.2.关系类图

       录音机是典型的命令模式。录音机按键把客户端与录音机的操作细节分割开来。类图如下:
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3.3.代码实现

接收者角色,由录音机类扮演

public class AudioPlayer {
    
    public void play(){
        System.out.println("播放...");
    }
    
    public void rewind(){
        System.out.println("倒带...");
    }
    
    public void stop(){
        System.out.println("停止...");
    }
}

抽象命令角色类

public interface Command {
    /**
     * 执行方法
     */
    public void execute();
}

具体命令角色类

public class PlayCommand implements Command {

    private AudioPlayer myAudio;
    
    public PlayCommand(AudioPlayer audioPlayer){
        myAudio = audioPlayer;
    }
    /**
     * 执行方法
     */
    @Override
    public void execute() {
        myAudio.play();
    }

}
public class RewindCommand implements Command {

    private AudioPlayer myAudio;
    
    public RewindCommand(AudioPlayer audioPlayer){
        myAudio = audioPlayer;
    }
    @Override
    public void execute() {
        myAudio.rewind();
    }

}
public class StopCommand implements Command {
    private AudioPlayer myAudio;
    
    public StopCommand(AudioPlayer audioPlayer){
        myAudio = audioPlayer;
    }
    @Override
    public void execute() {
        myAudio.stop();
    }

}

请求者角色,由键盘类扮演

public class Keypad {
    private Command playCommand;
    private Command rewindCommand;
    private Command stopCommand;
    
    public void setPlayCommand(Command playCommand) {
        this.playCommand = playCommand;
    }
    public void setRewindCommand(Command rewindCommand) {
        this.rewindCommand = rewindCommand;
    }
    public void setStopCommand(Command stopCommand) {
        this.stopCommand = stopCommand;
    }
    /**
     * 执行播放方法
     */
    public void play(){
        playCommand.execute();
    }
    /**
     * 执行倒带方法
     */
    public void rewind(){
        rewindCommand.execute();
    }
    /**
     * 执行播放方法
     */
    public void stop(){
        stopCommand.execute();
    }
}

客户端角色,由茱丽小女孩扮演

public class Julia {
    public static void main(String[]args){
        //创建接收者对象
        AudioPlayer audioPlayer = new AudioPlayer();
        //创建命令对象
        Command playCommand = new PlayCommand(audioPlayer);
        Command rewindCommand = new RewindCommand(audioPlayer);
        Command stopCommand = new StopCommand(audioPlayer);
        //创建请求者对象
        Keypad keypad = new Keypad();
        keypad.setPlayCommand(playCommand);
        keypad.setRewindCommand(rewindCommand);
        keypad.setStopCommand(stopCommand);
        //测试
        keypad.play();
        keypad.rewind();
        keypad.stop();
        keypad.play();
        keypad.stop();
    }
}

4.命令模式优缺点

命令模式具有以下优点:

  • 降低耦合:将请求的调用者与请求的接收者(执行者)进行解耦,发送者 和 接收者 之间不直接进行交互,二者靠命令进行交互。
  • 抽象行为:可以将等待执行的行为抽象出来,用一个统一的接口来封装不同的命令。
  • 扩展性高:如果要扩展新命令,直接定义新的命令对象即可;如果要执行一组命令,发送一组命令给接收者即可。

命令模式也存在以下缺点:

  • 增加复杂度:扩展命令会导致类的数量增加,增加了系统实现的复杂程度;需要针对每个命令开发一个与之对应的命令类。

5.命令模式使用场景

  1. 当需要抽象出对象的行为,而不仅仅是对象本身时。命令模式提供了一种将请求或操作封装成对象的方式,这样可以将请求提升到对象级别,方便进行一系列的操作以及封装。
  2. 当需要将请求的发送者和接收者解耦时。命令模式使得发送者不需要知道接收者的具体实现细节,只需将请求传递给接收者即可。这大大提高了系统的灵活性和可维护性。
  3. 当需要支持撤销操作时。命令模式为每个命令提供了撤销操作,使得系统可以方便地实现撤销功能。
  4. 当需要对命令进行记录或回放时。命令模式可以将一系列命令对象保存下来,方便进行命令的回放和记录,这对于系统调试和日志记录非常有用。
  5. 当需要实现宏命令时。命令模式可以将一系列命令对象组合起来,形成一个宏命令,方便进行批量操作。

6.命令模式总结

     命令模式是一种行为型设计模式,它将一个请求或操作封装为一个对象,从而将请求的发送者和接收者解耦。命令模式适用于需要抽象出对象行为、解耦发送者和接收者、支持撤销操作、记录或回放命令以及实现宏命令的场景。

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