14行为型设计模式——命令模式_经一系列处理将返回作为结果一部分的设计模式-优快云博客

一、命令模式简介

命令模式（Command Pattern）是一种行为型设计模式，它将请求封装成一个对象，从而使你可以用不同的请求对客户端进行参数化，支持请求的排队和日志记录，以及支持可撤销的操作。命令模式是最常见的方式之一。例如前面几十个设计模式提供的设计方法中a.out本身就是一个命令（可执行程序），当我们去执行a.out可以产生不同的行为或状态。

命令模式的结构图

命令模式的主要组成部分

命令接口（Command Interface）: 定义了一个抽象的执行方法（通常是 execute() 方法）。

具体命令（Concrete Command）: 实现了命令接口，定义了一个接收者对象并调用接收者的相关操作。

接收者（Receiver）: 负责实际处理请求的对象，执行具体的操作。

调用者（Invoker）: 持有一个命令对象，并在适当的时候调用命令对象的 execute() 方法。

客户端（Client）: 创建具体命令对象，并设置接收者，然后将命令对象传递给调用者。

命令模式的应用场景

1. UI操作

撤销/重做功能：在图形用户界面（GUI）中，命令模式可以用于实现撤销和重做功能。例如，每个用户操作（如文本编辑、格式化、图形绘制）都可以被封装成一个命令对象，当用户选择撤销时，系统可以执行之前的操作并保存当前状态以备重做。
按钮操作：在 GUI 中，按钮可以绑定不同的命令。例如，一个“保存”按钮可能绑定到“保存文件”命令，另一个“打印”按钮绑定到“打印文档”命令。

2. 任务调度

任务排队和日志记录：在任务调度系统中，命令模式允许将任务封装成命令对象，并将这些任务排队执行或记录。这样可以实现任务的调度、日志记录和撤销操作。
定时任务：在定时任务系统中，可以将不同的定时任务封装成命令对象，并在指定的时间执行这些任务。

3. 交易处理

银行交易：在金融系统中，银行交易（如存款、取款、转账）可以被封装成命令对象，方便对交易进行管理、日志记录和撤销。

4. 操作系统命令

操作系统的命令行工具：许多操作系统提供命令行工具来执行各种操作，这些工具内部也使用命令模式来处理不同的操作。例如，Unix/Linux 中的grep、sed、awk三剑客等命令。

5. 宏命令

复杂操作：在需要执行一系列操作时，可以将这些操作封装成一个宏命令对象。例如，自动化脚本可以使用命令模式来执行一系列操作步骤，如备份文件、清理日志和发送通知。

6. 游戏开发

游戏操作：在游戏开发中，玩家的操作（如移动角色、攻击敌人）可以被封装成命令对象，这样可以支持复杂的操作序列、操作记录和撤销。

7. 远程控制

设备控制：在远程控制系统中（如智能家居系统），可以通过命令模式封装对各种设备的控制操作。例如，打开/关闭灯、调节温度、播放音乐等操作都可以封装成不同的命令对象，并由遥控器发出。

8. 网络请求

异步请求：在网络编程中，命令模式可以用来封装网络请求，支持异步执行和回调。例如，将网络请求封装成命令对象，可以实现请求的排队、重试和取消操作

二、命令模式的设计方法

设计命令模式模拟遥控器开关灯的行为

command.cpp

#include <iostream>
#include <vector>
#include <memory>
#include <string>

// 命令接口
class Command {
public:
    virtual ~Command() {}
    virtual void execute() = 0;
    virtual void undo() = 0;
};

// 接收者
class Light {
public:
    void turnOn() {
        std::cout << "The light is on" << std::endl;
    }
    void turnOff() {
        std::cout << "The light is off" << std::endl;
    }
};

// 具体命令：开灯
class LightOnCommand : public Command {
public:
    LightOnCommand(Light& light) : light_(light) {}
    
    void execute() override {
        light_.turnOn();
    }

    void undo() override {
        light_.turnOff();
    }
    
private:
    Light& light_;
};

// 具体命令：关灯
class LightOffCommand : public Command {
public:
    LightOffCommand(Light& light) : light_(light) {}
    
    void execute() override {
        light_.turnOff();
    }

    void undo() override {
        light_.turnOn();
    }
    
private:
    Light& light_;
};

// 调用者
class RemoteControl {
public:
    void setCommand(std::shared_ptr<Command> command) {
        command_ = command;
    }

    void pressButton() {
        if (command_) {
            command_->execute();
            commandHistory.push_back(command_);
            history.push_back(getCommandName(command_) + " 被执行");
        }
    }

    void pressUndo() {
        if (!commandHistory.empty()) {
            auto lastCommand = commandHistory.back();
            lastCommand->undo();
            commandHistory.pop_back();
            history.push_back(getCommandName(lastCommand) + " 被撤销");
        }
    }

    void printHistory() const {
        for (const auto& entry : history) {
            std::cout << entry << std::endl;
        }
    }
    
private:
    std::shared_ptr<Command> command_;
    std::vector<std::shared_ptr<Command>> commandHistory;
    std::vector<std::string> history;

    std::string getCommandName(const std::shared_ptr<Command>& command) const {
        if (std::dynamic_pointer_cast<LightOnCommand>(command)) {
            return "开灯";
        } else if (std::dynamic_pointer_cast<LightOffCommand>(command)) {
            return "关灯";
        }
        return "无效";
    }
};

// 模拟客户端行为
void doWorking() {
    Light livingRoomLight;

    auto lightOn = std::make_shared<LightOnCommand>(livingRoomLight);
    auto lightOff = std::make_shared<LightOffCommand>(livingRoomLight);

    RemoteControl remote;

    // 按下开灯键
    remote.setCommand(lightOn);
    remote.pressButton();
    
    // 又按下开灯键
    remote.setCommand(lightOn);
    remote.pressButton();
    
    // 又又按下开灯键
    remote.setCommand(lightOn);
    remote.pressButton();
    
    // 关灯
    remote.setCommand(lightOff);
    remote.pressButton();

    // 撤销最后一个命令
    remote.pressUndo();

    // 输出历史记录
    remote.printHistory();
}

int main() {
    //start working
    doWorking();
    return 0;
}

运行效果