命令模式

最新推荐文章于 2025-04-08 18:36:54 发布

Regan_zhx

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分类专栏：设计模式文章标签：设计模式 java

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本文介绍了命令模式的原理和优势，如降低耦合度、增强扩展性和实现宏命令。通过一个公告板系统的实例，展示了如何使用命令模式来设计系统，使得菜单项与公共板系统界面解耦，菜单项可以调用不同的命令执行对应的功能，如打开、新建和编辑。通过设置不同命令，实现了相同菜单项对应不同操作的功能，体现了命令模式的灵活性。

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一、命令模式

命令模式（Command Pattern）是一种对象行为型模式，别名为动作（Action）、事务（Transactino）。

定义：将一个请求封装为一个对象，使发出请求的责任和执行请求的责任分割开。这样两者之间通过命令对象进行沟通，这样方便将命令对象进行储存、传递、调用、增加与管理。
使用频率：4星
模式结构：
命令模式包含以下主要角色：
1、抽象命令类（Command）角色：声明执行命令的接口，拥有执行命令的抽象方法 execute()。
2、具体命令类（Concrete Command）角色：是抽象命令类的具体实现类，它拥有接收者对象，并通过调用接收者的功能来完成命令要执行的操作。
3、实现者/接收者（Receiver）角色：执行命令功能的相关操作，是具体命令对象业务的真正实现者。
4、调用者/请求者（Invoker）角色：是请求的发送者，它通常拥有很多的命令对象，并通过访问命令对象来执行相关请求，它不直接访问接收者。
命令模式结构图：
在这里插入图片描述
优点：
1、通过引入中间件（抽象接口）降低系统的耦合度。
2、扩展性良好，增加或删除命令非常方便。采用命令模式增加与删除命令不会影响其他类，且满足“开闭原则”。
3、可以实现宏命令。命令模式可以与组合模式结合，将多个命令装配成一个组合命令，即宏命令。
4、方便实现 Undo 和 Redo 操作。命令模式可以与后面介绍的备忘录模式结合，实现命令的撤销与恢复。
5、可以在现有命令的基础上，增加额外功能。比如日志记录，结合装饰器模式会更加灵活。
缺点：
1、可能产生大量具体的命令类。因为每一个具体操作都需要设计一个具体命令类，这会增加系统的复杂性。
2、命令模式的结果其实就是接收方的执行结果，但是为了以命令的形式进行架构、解耦请求与实现，引入了额外类型结构（引入了请求方与抽象命令接口），增加了理解上的困难。不过这也是设计模式的通病，抽象必然会额外增加类的数量，代码抽离肯定比代码聚合更加难理解。
应用场景：
1、请求调用者需要与请求接收者解耦时，命令模式可以使调用者和接收者不直接交互。
2、系统随机请求命令或经常增加、删除命令时，命令模式可以方便地实现这些功能。
3、当系统需要执行一组操作时，命令模式可以定义宏命令来实现该功能。
4、当系统需要支持命令的撤销（Undo）操作和恢复（Redo）操作时，可以将命令对象存储起来，采用备忘录模式来实现。

二、命令模式实例之公告板系统

1.实例说明

开发一个基于windows平台的公告板系统，系统提供一个主菜单（Menu），在主菜单中包含一些菜单项（MenuItem），可以通过Menu类的addMenuItem方法增加菜单项。菜单项的主要方法是click，每一个菜单项包含以抽象命令类，具体命令类包括OpenCommand、CreateCommand、EditCommand等，命令类具体有一个execute方法，用于调用公共板系统界面类（BoardScreen）的open、create、edit方法。现使用命令模式设计该系统，使得MenuItem类与BoardScreen类的耦合度降低。

2.实例类图

在这里插入图片描述

3.实例代码

本例中BoardScreen充当接收者角色，MenuItem充当调用者角色，Command充当抽象命令角色，OpenCommand、CreateCommand和EditCommand充当具体命令角色。

import java.util.*;

//抽象命令
interface Command{
    public void execute();
}

//菜单项类:请求发送者（调用者）
class MenuItem{
    private String name;
    private Command command;
    public MenuItem(String name){
        this.name=name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public Command getCommand() {
        return command;
    }

    public void setCommand(Command command) {
        this.command = command;
    }
    public void click(){
        command.execute();
    }
}

//菜单类
class Menu{
    public ArrayList<MenuItem> itemList = new ArrayList<>();
    public void addMenuItem(MenuItem item){
        itemList.add(item);
    }
}

//打开命令:具体命令
class OpenCommand implements Command{
    private BoardScreen screen;
    public OpenCommand(BoardScreen screen){
        this.screen = screen;
    }
    @Override
    public void execute() {
        screen.open();
    }
}

//新建命令:具体命令
class CreateCommand implements Command{
    private BoardScreen screen;
    public CreateCommand(BoardScreen screen){
        this.screen = screen;
    }
    @Override
    public void execute() {
        screen.create();
    }
}

//编辑命令:具体命令
class EditCommand implements Command{
    private BoardScreen screen;
    public EditCommand(BoardScreen screen){
        this.screen = screen;
    }
    @Override
    public void execute() {
        screen.edit();
    }
}

//公共板系统界面:接收者
class BoardScreen{
    private Menu menu;
    private MenuItem openItem,createItem,editItem;
    public BoardScreen(){
        menu=new Menu();
        openItem=new MenuItem("打开");
        createItem=new MenuItem("新建");
        editItem=new MenuItem("编辑");
        menu.addMenuItem(openItem);
        menu.addMenuItem(createItem);
        menu.addMenuItem(editItem);
    }
    public void display(){
        System.out.println("主菜单选项:");
        for (MenuItem menuItem : menu.itemList) {
            System.out.println(menuItem.getName());
        }
    }

    public void open(){
        System.out.println("显示打开窗口！");
    }
    public void create(){
        System.out.println("显示新建窗口！");
    }
    public void edit(){
        System.out.println("显示编辑窗口！");
    }
    public Menu getMenu(){
        return menu;
    }
}

客户端测试：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        BoardScreen screen = new BoardScreen();//接收者
        Menu menu=screen.getMenu();
        Command openCommand,createCommand,editCommand;//命令
        openCommand=new OpenCommand(screen);
        createCommand=new CreateCommand(screen);
        editCommand=new EditCommand(screen);
        MenuItem openItem,createItem,editItem;//调用者
        openItem=menu.itemList.get(0);
        createItem=menu.itemList.get(1);
        editItem=menu.itemList.get(2);
        openItem.setCommand(openCommand);
        createItem.setCommand(createCommand);
        editItem.setCommand(editCommand);
        screen.display();
        openItem.click();
        createItem.click();
        editItem.click();
    }
}

运行结果：

主菜单选项:
打开
新建
编辑
显示打开窗口！
显示新建窗口！
显示编辑窗口！

只需要在调用者MenuItem中注入不同的具体命令类，可以使得相同的菜单项MenuItem对应接收者BoardScreen的不同方法。无须修改类库代码，只需修改客户端代码即可更换接收者。

参考文献

【1】命令模式（详解版）
【2】设计模式实训教程（第2版）刘伟编著清华大学出版社