掌握设计模式--命令模式

命令模式（Command Pattern）

命令模式（Command Pattern）是一种行为型设计模式，它将请求（命令）封装成对象，从而使您能够参数化客户端（调用者）使用不同的请求、队列请求或者日志请求，甚至支持可撤销的操作。
核心思想是 将请求封装成对象，从而使得调用者与接收者解耦，同时支持请求的存储、撤销、重做和排队执行。
主要组成部分

• Command（命令接口）：通常是一个接口，定义一个执行命令的 execute() 方法。
  
• ConcreteCommand（具体命令）：实现命令接口，并定义执行该命令的具体操作，通常将请求的接收者（Receiver）和操作绑定在一起。
  
• Client（客户端）：创建一个具体命令对象并设置其接收者（Receiver）。
  
• Invoker（调用者）：请求命令的执行。通常在用户操作时，会调用 execute() 方法。
  
• Receiver（接收者）：知道如何实施与执行一个请求相关的操作，实际的业务逻辑通常由此类执行。
  

案例实现

一个 图形编辑器，用户可以执行对图形的操作（如绘制、擦除等），并能够撤销这些操作。
案例类图

命令调用者类依赖于命令接口，命令接口下的具体命令类操作实际的业务逻辑。
Command接口

1. public interface Command {
2.     void execute();
3.     void undo();
4. }

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绘制图形命令

1. // ConcreteCommand - 绘制图形命令
2. public class DrawShapeCommand implements Command {
3.     private Shape shape;
5.     public DrawShapeCommand(Shape shape) {
6.         this.shape = shape;
7.     }
9.     @Override
10.     public void execute() {
11.         shape.draw();
12.     }
14.     @Override
15.     public void undo() {
16.         shape.erase();
17.     }
18. }
20. // ConcreteCommand - 删除图形命令
21. class EraseShapeCommand implements Command {
22.     private Shape shape;
24.     public EraseShapeCommand(Shape shape) {
25.         this.shape = shape;
26.     }
28.     @Override
29.     public void execute() {
30.         shape.erase();
31.     }
33.     @Override
34.     public void undo() {
35.         shape.draw();
36.     }
37. }

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接受者--抽象图形类

1. public abstract class Shape {
2.     protected String name;
4.     public abstract void draw();
5.     public abstract void erase();
6. }

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接受者--具体图形类

1. public class Circle extends Shape {
2.     public Circle() {
3.         this.name = "Circle";
4.     }
6.     @Override
7.     public void draw() {
8.         System.out.println("绘制图形 " + name);
9.     }
11.     @Override
12.     public void erase() {
13.         System.out.println("擦除图形 " + name);
14.     }
15. }
17. class Rectangle extends Shape {
18.     public Rectangle() {
19.         this.name = "Rectangle";
20.     }
22.     @Override
23.     public void draw() {
24.         System.out.println("绘制图形 " + name);
25.     }
27.     @Override
28.     public void erase() {
29.         System.out.println("擦除图形 " + name);
30.     }
31. }

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命令调用者

1. public class CommandInvoker {
2.     private Stack<Command> commandHistory = new Stack<>();
4.     public void executeCommand(Command command) {
5.         command.execute();
6.         commandHistory.push(command);
7.     }
9.     public void undo() {
10.         if (!commandHistory.isEmpty()) {
11.             Command lastCommand = commandHistory.pop();
12.             lastCommand.undo();
13.         } else {
14.             System.out.println("No commands to undo.");
15.         }
16.     }
17. }

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测试代码

1. public class CommandDemo {
2.     public static void main(String[] args) {
3.         // 创建图形
4.         Shape circle = new Circle();
5.         Shape rectangle = new Rectangle();
7.         // 创建命令
8.         Command drawCircleCommand = new DrawShapeCommand(circle);
9.         Command drawRectangleCommand = new DrawShapeCommand(rectangle);
10.         Command eraseCircleCommand = new EraseShapeCommand(circle);
11.         Command eraseRectangleCommand = new EraseShapeCommand(rectangle);
13.         // 创建命令调用者
14.         CommandInvoker invoker = new CommandInvoker();
16.         // 执行命令
17.         invoker.executeCommand(drawCircleCommand);  // 绘制圆形
18.         invoker.executeCommand(drawRectangleCommand);  // 绘制矩形
19.         invoker.executeCommand(eraseCircleCommand);  // 删除圆形
20.         invoker.executeCommand(eraseRectangleCommand);  // 删除矩形
22.         // 撤销操作
23.         invoker.undo();  // 撤销删除矩形
24.         invoker.undo();  // 撤销删除圆形
25.         invoker.undo();  // 撤销绘制矩形
26.         invoker.undo();  // 撤销绘制圆形
27.         invoker.undo();
28.     }
29. }

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测试结果

绘制图形 Circle
绘制图形 Rectangle
擦除图形 Circle
擦除图形 Rectangle
绘制图形 Rectangle
绘制图形 Circle
擦除图形 Rectangle
擦除图形 Circle
No commands to undo.

优缺点和适用场景

优点：

• 解耦请求者和接收者：请求者（客户端）不需要知道接收者的具体实现，只需要知道命令接口。
  
• 支持撤销操作：可以将命令对象设计为支持撤销的操作，使得某些操作能够撤回。
  
• 可以将命令参数化：命令可以作为参数传递，或被存储起来，支持批量操作。
  
• 扩展性好：增加新的命令时，不需要改变现有代码，只需要新增具体命令类。
  

缺点：

• 增加类的数量：每个具体命令类都需要创建一个类，可能导致类的数量增多。
  
• 实现复杂度：如果系统中的命令非常多，可能导致命令类实现过于复杂。
  

命令模式在 GUI 程序、事务管理、队列任务等场景中非常常见。
适用场景

• 需要解耦请求者和接收者。
  
• 需要撤销、重做操作。
  
• 需要存储请求、支持队列、日志功能。
  
• 需要动态选择操作或扩展操作。
  
• 需要将多个操作封装为一个命令。
  
• 需要管理跨平台或多设备的操作。
  

总结

命令模式的核心关注点是将请求封装成对象，从而使得请求的发送者（调用者）和接收者（执行者）解耦。命令模式通过把请求封装成命令对象，使得你可以在不改变请求者的情况下改变请求的执行方式、顺序或者操作对象。

• 行为封装：命令模式将请求、操作或事务封装为命令对象，这些对象可以被请求者调用。请求者不关心具体操作的执行方式，只需要调用命令对象的执行方法即可。
  
• 请求者和执行者解耦：通过引入命令对象，调用者和被调用者的关系被解耦，调用者不需要知道如何执行操作，也不需要知道具体的操作是什么，只需要发出命令请求。
  

需要查看往期设计模式文章的，可以在个人主页中或者文章开头的集合中查看，可关注我，持续更新中。。。
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