本篇文章介绍一种设计模式——命令模式。本篇文章内容参考《JAVA与模式》之命令模式。
一、命令模式的概念
命令模式属于对象的行为模式。命令模式又称为行动(Action)模式或交易(Transaction)模式。
命令模式把一个请求或者操作封装到一个对象中。命令模式允许系统使用不同的请求把客户端参数化，具有请求排队或者记录请求日志，提供命令的撤销和恢复的功能。
命令模式可以将请求发送者和接收者完全解耦，发送者与接收者之间没有直接引用关系，发送请求的对象只需要知道如何发送请求，而不必知道如何完成请求。
二、命令模式的结构
命令模式是对命令的封装。命令模式把发出命令的责任和执行命令的责任分割开，委派给不同的对象。
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。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。
下面以一个示意性的系统，说明命令模式的结构。
命令模式涉及到五个角色，它们分别是：
● 客户端(Client)角色：创建请求者，接收者以及命令对象，执行具体逻辑。
● 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。
时序图
接收者角色类
public class Receiver {
/**
* 真正执行命令相应的操作
*/
public void action(){
System.out.println("执行操作");
}
}
抽象命令角色类
public interface Command {
/**
* 执行方法
*/
void execute();
}
具体命令角色类
public class ConcreteCommand implements Command {
//持有相应的接收者对象
private Receiver receiver = null;
/**
* 构造方法
*/
public ConcreteCommand(Receiver receiver){
this.receiver = receiver;
}
@Override
public void execute() {
//通常会转调接收者对象的相应方法，让接收者来真正执行功能
receiver.action();
}
}
请求者角色类
public class Invoker {
/**
* 持有命令对象
*/
private Command command = null;
/**
* 构造方法
*/
public Invoker(Command command){
this.command = command;
}
/**
* 行动方法
*/
public void action(){
command.execute();
}
}
客户端角色类
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//创建接收者
Receiver receiver = new Receiver();
//创建命令对象，设定它的接收者
Command command = new ConcreteCommand(receiver);
//创建请求者，把命令对象设置进去
Invoker invoker = new Invoker(command);
//执行方法
invoker.action();
}
}
三、命令模式的具体实例
AudioPlayer系统
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。
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。
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();
}
}
运行结果：
四、宏命令
宏命令
所谓宏命令简单点说就是包含多个命令的命令，是一个命令的组合。
设想茱丽的录音机有一个记录功能，可以把一个一个的命令记录下来，再在任何需要的时候重新把这些记录下来的命令一次性执行，这就是所谓的宏命令集功能。因此，茱丽的录音机系统现在有四个键，分别为播音、倒带、停止和宏命令功能。此时系统的设计与前面的设计相比有所增强，主要体现在Julia类现在有了一个新方法，用以操作宏命令键。
系统需要一个代表宏命令的接口，以定义出具体宏命令所需要的接口。
public interface MacroCommand extends Command {
/**
* 宏命令聚集的管理方法
* 可以添加一个成员命令
*/
public void add(Command cmd);
/**
* 宏命令聚集的管理方法
* 可以删除一个成员命令
*/
public void remove(Command cmd);
}
具体的宏命令MacroAudioCommand类负责把个别的命令合成宏命令。
public class MacroAudioCommand implements MacroCommand {
private List<Command> commandList = new ArrayList<Command>();
/**
* 宏命令聚集管理方法
*/
@Override
public void add(Command cmd) {
commandList.add(cmd);
}
/**
* 宏命令聚集管理方法
*/
@Override
public void remove(Command cmd) {
commandList.remove(cmd);
}
/**
* 执行方法
*/
@Override
public void execute() {
for(Command cmd : commandList){
cmd.execute();
}
}
}
客户端类Julia
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);
MacroCommand marco = new MacroAudioCommand();
marco.add(playCommand);
marco.add(rewindCommand);
marco.add(stopCommand);
marco.execute();
}
}
这样执行MacroCommand 的execute()方法就会一次性执行多条命令。
五、命令模式的优缺点
优点
● 更松散的耦合
命令模式使得发起命令的对象，和具体实现命令的对象完全解耦，也就是说发起命令的对象完全不知道具体实现对象是谁，也不知道如何实现。
● 更动态的控制
命令模式把请求封装起来，可以动态地对它进行参数化、队列化和日志化等操作，从而使得系统更灵活。
● 很自然的复合命令
命令模式中的命令对象能够很容易地组合成复合命令，也就是宏命令，从而使系统操作更简单，功能更强大。
● 更好的扩展性
由于发起命令的对象和具体的实现完全解耦，因此扩展新的命令就很容易，只需要实现新的命令对象，然后在装配的时候，把具体的实现对象设置到命令对象中，然后就可以使用这个命令对象，已有的实现完全不用变化。
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。
