Java 设计模式中的命令模式详情

2022-11-13 13:11:59 模式命令详情

模式介绍

命令模式(Command Pattern) :在软件设计中，我们经常需要向某些对象发送请求，但是并不知道请求的接收者是谁，也不知道被请求的操作是哪个，我们只需在程序运行时指定具体的请求接收者即可，此时，可以使用命令模式来进行设计。
命名模式使得请求发送者与请求接收者消除彼此之间的耦合，让对象之间的调用关系更加灵活，实现解耦。
在命名模式中，会将一个请求封装为一个对象，以便使用不同参数来表示不同的请求(即命名)，同时命令模式也支持可撤销的操作。

UML类图

类图解析:

Invoker:是调用者角色。
Command:是命令角色，需要执行的所有命令都在这里，可以是接口或抽象类
ConcreteCommand:将一个接受者对象与一个动作绑定，调用接受者相应的操作，实现execute、undo方法
Receiver:接受者角色，知道如何实施和执行一个请求相关的操作

命令模式案例

案例解析：智能家居，通过一个遥控器控制家里的智能设备

Command接口类

public interface Command {

    
    void execute();

    
    void undo();
}

LightReceiver、CurtainReceiver信号接收者

public class LightReceiver {

    public void on() {
        System.out.println("开灯...");
    }
    public void off() {
        System.out.println("关灯....");
    }
}

public class CurtainReceiver {
    public void on() {
        System.out.println("打开窗帘...");
    }

    public void off() {
        System.out.println("关闭窗帘...");
    }
}

Command具体实现子类CurtainOnCommand、CurtainOffCommand、LightOnCommand、LightOffCommand、NoCommand

public class CurtainOnCommand implements Command {
    private CurtainReceiver curtain;

    public CurtainOnCommand(CurtainReceiver curtainReceiver) {
        this.curtain = curtainReceiver;
    }

    @Override
    public void execute() {
        curtain.on();
    }

    @Override
    public void undo() {
        curtain.off();
    }
}

public class CurtainOffCommand implements Command {
    private CurtainReceiver curtainReceiver;

    public CurtainOffCommand(CurtainReceiver curtainReceiver) {
        this.curtainReceiver = curtainReceiver;
    }

    @Override
    public void execute() {
        curtainReceiver.off();
    }

    @Override
    public void undo() {
        curtainReceiver.on();
    }
}

public class LightOnCommand implements Command {
    // 聚合LightReceiver
    private LightReceiver light;

    public LightOnCommand(LightReceiver light) {
        this.light = light;
    }

    @Override
    public void execute() {
        light.on();
    }

    @Override
    public void undo() {
        light.off();
    }
}

public class LightOffCommand implements Command {
    // 聚合LightReceiver
    private LightReceiver light;

    public LightOffCommand(LightReceiver light) {
        this.light = light;
    }

    @Override
    public void execute() {
        light.off();
    }

    @Override
    public void undo() {
        light.on();
    }
}


public class NoCommand implements Command {
    @Override
    public void execute() {
        System.out.println("do nothing...");
    }

    @Override
    public void undo() {
        System.out.println("do nothing...");
    }
}

RemoteController调用者

public class RemoteController {
    // 开命令数组
    private Command[] onCommands;
    // 关命令数组
    private Command[] offCommands;

    // 撤销命令位置
    private int no;
    // 撤销命令是否为按下命令
    private Boolean isOn;

    
    public RemoteController() {
        this.onCommands = new Command[5];
        this.offCommands = new Command[5];

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            onCommands[i] = new NoCommand();
            offCommands[i] = new NoCommand();
        }
    }


    
    public void setCommand(int no,Command onCommand,Command offCommand) {
        onCommands[no] = onCommand;
        offCommands[no] = offCommand;
    }

    
    public void onButtonPushed(int no){
        // 调用按钮方法
        onCommands[no].execute();
        // 记录撤销按钮
        this.no = no;
        isOn = true;
    }

    
    public void offButtonPushed(int no) {
        // 调用按钮方法
        offCommands[no].execute();
        // 记录撤销按钮
        this.no = no;
        isOn = false;
    }

    public void undo() {
        if (isOn) {
            onCommands[no].undo();
        } else {
            offCommands[no].undo();
        }
        isOn = !isOn;
    }
}

Client测试类

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 接收者
        LightReceiver lightReceiver = new LightReceiver();
        CurtainReceiver curtainReceiver = new CurtainReceiver();

        // 命令
        Command lightOnCommand = new LightOnCommand(lightReceiver);
        Command lightOffCommand = new LightOffCommand(lightReceiver);
        Command curtainOnCommand = new CurtainOnCommand(curtainReceiver);
        Command curtainOffCommand = new CurtainOffCommand(curtainReceiver);
        // 执行者
        RemoteController remoteController = new RemoteController();
        remoteController.setCommand(0,lightOnCommand,lightOffCommand);
        remoteController.setCommand(1,curtainOnCommand,curtainOffCommand);
        System.out.print("开灯按钮\t");
        remoteController.onButtonPushed(0);
        System.out.print("撤销按钮\t");
        remoteController.undo();
        System.out.print("撤销按钮\t");
        remoteController.undo();
        System.out.print("关灯按钮\t");
        remoteController.offButtonPushed(0);

        System.out.println("------------------");
        System.out.print("开窗帘按钮\t");
        remoteController.onButtonPushed(1);
        System.out.print("撤销按钮 \t");
        remoteController.undo();
        System.out.print("撤销按钮 \t");
        remoteController.undo();
        System.out.print("关窗帘按钮\t");
        remoteController.offButtonPushed(1);
    }
}

测试结果:

个人优化方案(仅供参考):

命令模式的注意事项和细节

将发起请求的对象与执行请求的对象解耦。发起请求的对象是调用者，调用者只要调用命令对象的execute(方法就可以让接收者工作，而不必知道具体的接收者对象是谁、是如何实现的，命令对象会负责让接收者执行请求的动作，也就是说:”请求发起者”和“请求执行者”之间的解耦是通过命令对象实现的，命令对象起到了纽带桥梁的作用。
容易设计一个命令队列。只要把命令对象放到列队，就可以多线程的执行命令。
容易实现对请求的撤销和重做。
命令模式不足:可能导致某些系统有过多的具体命令类，增加了系统的复杂度，这点在在使用的时候要注意。
空命令也是一种设计模式，它为我们省去了判空的操作。在上面的实例中，如果没有用空命令，我们每按下一个按键都要判空，这给我们编码带来一定的麻烦。
命令模式经典的应用场景:界面的一个按钮都是一条命令、模拟CMD (DOS命令)订单的撤销/恢复、触发-反馈机制。

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