常用设计者模式---命令模式

本文详细介绍了命令模式的概念、结构和应用场景,通过示例展示了如何利用命令模式实现设备控制,包括基本命令模式的应用及如何添加撤销功能。

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1、定义: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。

类型:行为类模式/

2、类图


3、命令模式的结构
顾名思义,命令模式就是对命令的封装,首先来看一下命令模式类图中的基本结构:
Command类:是一个抽象类,类中对需要执行的命令进行声明,一般来说要对外公布一个execute方法用来执行命令。
ConcreteCommand类:Command类的实现类,对抽象类中声明的方法进行实现。
Client类:最终的客户端调用类。

 以上三个类的作用应该是比较好理解的,下面我们重点说一下Invoker类和Recevier类。
Invoker类:调用者,负责调用命令。
Receiver类:接收者,负责接收命令并且执行命令。

命令模式的本质是对请求进行封装,一个请求对应于一个命令,将发出命令的责任和执行命令的责任分割开。每一个命令都是一个操作:请求的一方发出请求要求执行一个操作;接收的一方收到请求,并执行相应的操作。命令模式允许请求的一方和接收的一方独立开来,使得请求的一方不必知道接收请求的一方的接口,更不必知道请求如何被接收、操作是否被执行、何时被执行,以及是怎么被执行的。
 命令模式的关键在于引入了抽象命令类,请求发送者针对抽象命令类编程,只有实现了抽象命令类的具体命令才与请求接收者相关联。在最简单的抽象命令类中只包含了一个抽象的execute()方法,每个具体命令类将一个Receiver类型的对象作为一个实例变量进行存储,从而具体指定一个请求的接收者,不同的具体命令类提供了execute()方法的不同实现,并调用不同接收者的请求处理方法。

4、命令模式的适用场景:对于大多数请求-响应模式的功能,比较适合使用命令模式,正如命令模式定义说的那样,命令模式对实现记录日志、撤销操作等功能比较方便。

5、命令模式的优缺点
 优点

1.降低对象之间的耦合度。
2.新的命令可以很容易地加入到系统中。
3.可以比较容易地设计一个组合命令。
4.调用同一方法实现不同的功能

缺点
使用命令模式可能会导致某些系统有过多的具体命令类。因为针对每一个命令都需要设计一个具体命令类,因此某些系统可能需要大量具体命令类,这将影响命令模式的使用。

适用情况
1.系统需要将请求调用者和请求接收者解耦,使得调用者和接收者不直接交互。
2.系统需要在不同的时间指定请求、将请求排队和执行请求。
3.系统需要支持命令的撤销(Undo)操作和恢复(Redo)操作。
4.系统需要将一组操作组合在一起,即支持宏命令。

6、简单应用(模拟对电视机的操作有开机、关机、换台命令。代码如下)

//执行命令的接口
public interface Command {
  void execute();
}
//命令接收者Receiver
public class Tv {
  public int currentChannel = 0;

  public void turnOn() {
     System.out.println("The televisino is on.");
  }

  public void turnOff() {
     System.out.println("The television is off.");
  }

  public void changeChannel(int channel) {
     this.currentChannel = channel;
     System.out.println("Now TV channel is " + channel);
  }
}
//开机命令ConcreteCommand
public class CommandOn implements Command {
  private Tv myTv;

  public CommandOn(Tv tv) {
     myTv = tv;
  }

  public void execute() {
     myTv.turnOn();
  }
}
//关机命令ConcreteCommand  
public class CommandOff implements Command {  
  private Tv myTv;  
  
  public CommandOff(Tv tv) {  
     myTv = tv;  
  }  
  
  public void execute() {  
     myTv.turnOff();  
  }  
}
//频道切换命令ConcreteCommand  
public class CommandChange implements Command {  
  private Tv myTv;  
  
  private int channel;  
  
  public CommandChange(Tv tv, int channel) {  
     myTv = tv;  
     this.channel = channel;  
  }  
  
  public void execute() {  
     myTv.changeChannel(channel);  
  }  
}
//可以看作是遥控器Invoker  
public class Control {  
  private Command onCommand, offCommand, changeChannel;  
  
  public Control(Command on, Command off, Command channel) {  
     onCommand = on;  
     offCommand = off;  
     changeChannel = channel;  
  }  
  
  public void turnOn() {  
     onCommand.execute();  
  }  
  
  public void turnOff() {  
     offCommand.execute();  
  }  
  
  public void changeChannel() {  
     changeChannel.execute();  
  }  
}
//测试类Client  
public class Client {  
  public static void main(String[] args) {  
     // 命令接收者Receiver  
     Tv myTv = new Tv();  
     // 开机命令ConcreteCommond  
     CommandOn on = new CommandOn(myTv);  
     // 关机命令ConcreteCommond  
     CommandOff off = new CommandOff(myTv);  
     // 频道切换命令ConcreteCommond  
     CommandChange channel = new CommandChange(myTv, 2);  
     // 命令控制对象Invoker  
     Control control = new Control(on, off, channel);  
  
     // 开机  
     control.turnOn();  
     // 切换频道  
     control.changeChannel();  
     // 关机  
     control.turnOff();  
  }  
}
执行结果

The televisino is on.  
Now TV channel is 2  
The television is off.
总结
1.命令模式的本质是对命令进行封装,将发出命令的责任和执行命令的责任分割开。
2.每一个命令都是一个操作:请求的一方发出请求,要求执行一个操作;接收的一方收到请求,并执行操作。
3.命令模式允许请求的一方和接收的一方独立开来,使得请求的一方不必知道接收请求的一方的接口,更不必知道请求是怎么被接收,以及操作是否被执行、何时被执行,以及是怎么被执行的。
4.命令模式使请求本身成为一个对象,这个对象和其他对象一样可以被存储和传递。
5.命令模式的关键在于引入了抽象命令接口,且发送者针对抽象命令接口编程,只有实现了抽象命令接口的具体命令才能与接收者相关联。


7、实例程序

假设某个公司需要设计一个多用功能的遥控器。基本的需求如下:
该遥控器有可以控制风扇,白炽灯,热水器等等的多对开关,而且可能还有其他的电器,暂时不做其功能,但是希望可以保留接口,用的时间可以方便的扩展。除上面的需求之外,还需要有个按钮,可以撤销上一步的操作。基
你要做的是创建一组控制遥控器的API,让每个插槽都能够控制一个或一组装置。请注意,要能够控制目前的装置和任何未来可能出现的装置,这一点很重要。
实现命令接口
首先,让所有的命令对象实现相同的包含一个execute()方法的接口:

public interface Command {
    public void execute();
}
实现一个打开电灯的命令
现在,假设想实现一个打开电灯的命令。根据产商提供的类,Light类有两个方法:on()和off()。下面是如何将它实现成一个命令:
// 这是一个命令,所以需要实现Command接口
public class LightOnCommand implements Command {
    Light light;
 
    // 构造器被传入了某个电灯(比方说:客厅的电灯),然后记录在实例变量中。
    // 一旦调用execute(),就由这个电灯对象成为接收者,负责接收请求。
    public LightOnCommand(Light light){
        this.light = light;
    }
 
    // 这个execute()方法调用接收对象(我们正在控制的电灯)的on()方法
    @Override
    public void execute() {
        light.on();
    }
}
使用命令对象
让我们把这一切简化,假设我们的遥控器只有一个按钮和对应的插槽,可以控制一个装置:

public class SimpleRemoteControl {
    // 有一个插槽持有命令,而这个命令控制着一个装置
    Command slot;
 
    public SimpleRemoteControl(){}
 
    // 这个方法用来设置插槽控制的命令。如果这段代码的客户想要改变遥控器按钮的行为,
    // 可以多次调用这个方法。
    public void setCommand(Command command){
        slot = command;
    }
 
    // 当按下按钮时,这个方法就会被调用,使得当前命令衔接插槽,并调用它的execute()方法
    public void buttonWasPressed(){
        slot.execute();
    }
}
遥控器使用的简单测试
下面这段代码用来测试上面的简单遥控器:

// 控制器就是调用者,会传入一个命令对象,可以用来发出请求
SimpleRemoteControl remote = new SimpleRemoteControl();
// 现在创建了一个电灯对象,此对象也就是请求的接收者
Light light = new Light();
// 在这里创建一个命令,然后将接收者传给它
LightOnCommand lightOn = new LightOnCommand(light);
 
// 把命令传给调用者
remote.setCommand(lightOn);
// 模拟按下按钮
remote.buttonWasPressed();
实现遥控器
现在让我们去实现有7个插槽的遥控器。

public class RemoteControl {
    // 这个时候,遥控器要处理7个开与关的命令,使用相应数组记录这些命令
    Command[] onCommands;
    Command[] offCommands;

    // 在构造器中,只需实例化并初始化这两个开与关的数组
    public RemoteControl() {
        onCommands = new Command[7];
        offCommands = new Command[7];

        Command noCommand = new NoCommand();
        for (int i = 0; i < 7; i++) {
            onCommands[i] = noCommand;
            offCommands[i] = noCommand;
        }
    }

    // setCommand()方法有3个参数,分别是插槽的位置、开的命令和关的命令。
    // 这些命令将记录在开关数组中对应的插槽位置,以供稍后使用
    public void setCommand(int slot, Command onCommand, Command offCommand) {
        onCommands[slot] = onCommand;
        offCommands[slot] = offCommand;
    }

    // 当按下开或关的按钮,硬件就会负责调用对应的方法
    public void onButtonWasPushed(int slot){
        onCommands[slot].execute();
    }

    public void offButtonWasPushed(int slot){
        offCommands[slot].execute();
    }
}
加上撤销功能

好了,我们现在需要在遥控器上加上撤销的功能。这个功能使用起来就像是这样的:比如说客厅的电灯是关闭的,然后你按下遥控器上的开启按钮,自然电灯就被打开了。现在如果按下撤销按钮,那么上一个动作将被倒转,在这个例子里,电灯将被关闭。
当命令支持撤销时,该命令就必须提供和execute()方法相反的undo()方法。不管execute()刚才做什么,undo()都会倒转过来。我们需要在Command接口中加入undo()方法。

public interface Command {
    public void execute();
    public void undo();
}
现在让我们深入电灯的命令,并实现undo()方法。

public class LightOnCommand implements Command {
    Light light;
 
    public LightOnCommand(Light light){
        this.light = light;
    }
 
    @Override
    public void execute() {
        light.on();
    }
 
    @Override
    public void undo() {
        light.off();
    }
}
要加上撤销按钮,必须对遥控器做一些小修改。

public class RemoteControl {
    Command[] onCommands;
    Command[] offCommands;
    // 前一个命令将被记录在这里
    Command undoCommand;
 
    public RemoteControl() {
        onCommands = new Command[7];
        offCommands = new Command[7];
 
        Command noCommand = new NoCommand();
        for (int i = 0; i < 7; i++) {
            onCommands[i] = noCommand;
            offCommands[i] = noCommand;
        }
        // 一开始并没有所谓的“前一个命令”,所以将它设置成NoCommand
        undoCommand = noCommand;
    }
 
    public void setCommand(int slot, Command onCommand, Command offCommand) {
        onCommands[slot] = onCommand;
        offCommands[slot] = offCommand;
    }
 
    // 当按下按钮,我们取得这个命令,并优先执行它,然后将它记录在undoCommand中。
    public void onButtonWasPushed(int slot){
        onCommands[slot].execute();
        undoCommand = onCommands[slot];
    }
 
    public void offButtonWasPushed(int slot){
        offCommands[slot].execute();
        undoCommand = offCommands[slot];
    }
 
    // 当按下撤销按钮,我们调用undoCommand实例变量的undo()方法,就可以倒转前一个命令
    public void undoButtonWasPushed(){
        undoCommand.undo();
    }
}

本文参考相关链接:http://blog.youkuaiyun.com/taozi8023/article/details/51452987

                           http://blog.youkuaiyun.com/jason0539/article/details/45110355

                          http://www.importnew.com/23481.html
                          http://blog.youkuaiyun.com/aayysyz12345678/article/details/9402403








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