设计模式之命令模式

最新推荐文章于 2025-05-01 22:43:58 发布

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分类专栏：设计模式轻松学文章标签：设计模式命令模式华为

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问题背景

假设我们正在开发一个文本编辑器，需要实现基本的编辑功能，如剪切、复制和粘贴。此外，用户操作非常频繁，因此我们还希望提供撤销（undo）和重做（redo）功能。这些需求让我们必须有一个灵活且高效的方式来管理这些命令。

问题分析

命令模式是一种行为设计模式，它将一个请求或简单操作封装为一个对象。这种模式使得可以使用不同的请求、队列或日志请求，并支持可撤销的操作。它非常适合我们的文本编辑器应用，因为它可以帮助我们将发出的命令存储起来，并在需要时进行回放或撤销。

代码部分

命令接口
首先，我们定义一个命令接口，这个接口包括执行和撤销命令的方法。

#include <iostream>
#include <string>

// Document 类的定义
class Document {
private:
    std::string text;

public:
    Document() : text("") {}

    void setText(const std::string& newText) {
        text = newText;
    }

    std::string getText() const {
        return text;
    }

    void cut() {
        std::cout << "Executing cut operation.\n";
        // 实现剪切操作
    }

    void copy() {
        std::cout << "Executing copy operation.\n";
        // 实现复制操作
    }

    void paste() {
        std::cout << "Executing paste operation.\n";
        // 实现粘贴操作
    }
};
// Command 接口定义
class Command {
public:
    virtual void execute() = 0;
    virtual void undo() = 0;
    virtual ~Command() {}
};

具体命令类
我们为剪切、复制和粘贴操作实现具体的命令类。

class CutCommand : public Command {
private:
    Document& document;
    std::string backup;

public:
    CutCommand(Document& doc) : document(doc) {}

    void execute() override {
        backup = document.getText();  // Backup state before change
        document.cut();  // Perform the operation
    }

    void undo() override {
        document.setText(backup);  // Restore the backed up state
    }
};

class CopyCommand : public Command {
private:
    Document& document;

public:
    CopyCommand(Document& doc) : document(doc) {}

    void execute() override {
        document.copy();
    }

    void undo() override {
        // Copy command does not modify the document, so undo is empty
    }
};

class PasteCommand : public Command {
private:
    Document& document;
    std::string backup;

public:
    PasteCommand(Document& doc) : document(doc) {}

    void execute() override {
        backup = document.getText();  // Backup state before change
        document.paste();  // Perform the operation
    }

    void undo() override {
        document.setText(backup);  // Restore the backed up state
    }
};

调用者
调用者（如按钮或菜单选项）负责调用命令。

class CommandButton {
private:
    Command* command;

public:
    CommandButton(Command* cmd) : command(cmd) {}

    void click() {
        command->execute();
    }

    void setCommand(Command* cmd) {
        command = cmd;
    }
};

客户端代码
客户端创建命令对象，并设置其接收者和调用者。

int main() {
    Document doc;
    Command* cut = new CutCommand(doc);
    Command* copy = new CopyCommand(doc);
    Command* paste = new PasteCommand(doc);

    CommandButton cutButton(cut);
    CommandButton copyButton(copy);
    CommandButton pasteButton(paste);

    cutButton.click();  // Perform cut
    copyButton.click();  // Perform copy
    pasteButton.click();  // Perform paste

    delete cut;
    delete copy;
    delete paste;

    return 0;
}

代码分析

命令接口 Command
目的：定义所有命令对象共享的接口。这包括执行命令的 execute() 方法和撤销命令的 undo() 方法。
实现细节：作为一个抽象基类，Command 提供了一个框架，使得所有具体命令都必须提供这两个方法的实现，确保了命令的一致性和可调用性。
具体命令类

剪切命令 CutCommand：
功能：从文档中剪切文本。
备份操作：在执行剪切之前，备份当前文本以便之后可以撤销。
撤销操作：使用备份的文本来恢复原状态。
复制命令 CopyCommand：
功能：复制文档中的文本。
撤销操作：由于复制不修改文档状态，所以撤销操作为空。
粘贴命令 PasteCommand：
功能：将剪贴板的内容粘贴到文档中。
备份操作：在执行粘贴之前，备份当前文本以便之后可以撤销。
撤销操作：使用备份的文本来恢复原状态。

调用者 CommandButton

作用：提供一个具体的调用者实现，这个调用者通过其 click() 方法激活命令的执行。
灵活性：setCommand() 方法允许在运行时改变按钮触发的命令，增加了用户界面组件的灵活性和复用性。

客户端使用示例

实例化和使用：在客户端代码中，创建具体的命令对象，并将它们与相应的调用者（按钮）关联。
执行与撤销：演示了如何通过点击按钮来执行和可能的撤销命令。

以上代码展示了如何使用命令模式来实现文本编辑器的基本功能，并支持撤销操作。命令模式的优点在于它把请求的发出者和执行者解耦，允许将命令存储、处理和传递。此外，通过记录历史命令，可以方便地实现撤销和重做功能。

命令模式的编程要点可以总结为以下几个关键方面：

定义命令接口：创建一个命令接口（如 Command），定义执行操作的方法 execute() 和一个用于撤销操作的方法 undo()。这使得所有具体命令类都必须实现这些方法，确保它们能够被统一调用和撤销。
创建具体命令类：为每个具体的操作（如剪切、复制和粘贴）实现一个具体的命令类（如 CutCommand, CopyCommand, PasteCommand）。这些类实现命令接口，并包含执行和撤销这些操作的具体逻辑。
关联命令与接收者：每个具体命令对象关联一个接收者对象（如 Document），接收者是命令操作的实际执行者。命令对象通过调用接收者的方法来执行其操作，这使得命令的执行逻辑与接收者的具体实现解耦。
存储状态以支持撤销：为了支持撤销操作，命令对象在执行操作之前通常需要保存一个状态快照。在命令执行时，这些状态可以被用来将接收者对象恢复到执行命令前的状态。
命令调用者：创建一个或多个调用者类（如 CommandButton），这些类负责调用命令的执行。调用者可以通过命令对象的接口来执行和撤销命令，而不需要知道命令的具体实现细节。
支持撤销和重做操作：系统可以通过维护命令对象的历史记录来实现撤销和重做功能。每次执行命令时，命令对象可以被添加到历史列表中，撤销操作可以通过调用最近执行的命令的 undo() 方法实现。
灵活性和扩展性：命令模式允许系统轻松地引入新的命令，因为新增的命令只需实现命令接口。这有助于保持调用者代码的稳定性和简洁性，同时可以在不修改现有代码的情况下，增加或改变命令的执行。
客户端的角色：客户端负责创建具体命令对象，并设置其接收者。客户端还可以配置命令对象与使用它们的调用者之间的关系。