设计模式:命令模式(Command)

设计模式:命令模式(Command)

将一个请求封装为一个对象,从而使你可用不同的请求对客户进行参数化;对请求排队或记录请求日志,以支持可撤销的操作。

命令模式的角色

  1. 客户端角色(Client):创建一个具体命令(ConcreteCommand)对象并确定其接收者。
  2. 命令角色(Command):声明一个给所有命令类的抽象接口。
  3. 具体命令角色(ConcreteCommand):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()方法叫做执行方法。
  4. 请求者角色(Invoker):负责调用命令对象执行请求,相关的方法叫做行动方法。
  5. 接收者角色(Receiver):负责具体实施和执行一个请求。任何一个类都可以称为接收者,实施和执行请求的方法叫做行动方法。

举个简单例子(录音机有播音Play,倒带Rewind和停止Stop功能)

1 接收者角色

public class AudioPlayer
{
public void play()
{
System.out.println("Play");
}

public void rewind()
{
System.out.println("Rewind");
}

public void stop()
{
System.out.println("Stop");
}
}

2 抽象命令角色

public interface Command
{
public void execute();
}

3 具体命令角色

public class PlayCommand implements Command
{
private AudioPlayer myAudio;
public PlayCommand(AudioPlayer audioPlayer)
{
this.myAudio = audioPlayer;
}
@Override
public void execute()
{
myAudio.play();
}
}
public class RewindCommand implements Command
{
private AudioPlayer myAudio;
public RewindCommand(AudioPlayer audioPlayer)
{
this.myAudio = audioPlayer;
}
@Override
public void execute()
{
this.myAudio.rewind();
}
}
public class StopCommand implements Command
{
private AudioPlayer myAudio;
public StopCommand(AudioPlayer audioPlayer)
{
this.myAudio = audioPlayer;
}
@Override
public void execute()
{
this.myAudio.stop();
}
}

4 请求这角色(由按键扮演)

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;
}
public void play()
{
playCommand.execute();
}
public void rewind()
{
rewindCommand.execute();
}
public void stop()
{
stopCommand.execute();
}
}

5 客户端角色

AudioPlayer audioPlayer = new AudioPlayer();
Command playCommand = new PlayCommand(audioPlayer);
Command rewindCommand = new RewindCommand(audioPlayer);
Command stopCommand = new StopCommand(audioPlayer);

Keypad keypad = new Keypad();
keypad.setPlayCommand(playCommand);
keypad.setRewindCommand(rewindCommand);
keypad.setStopCommand(stopCommand);

keypad.play();
keypad.rewind();
keypad.stop();

输出:

Play
Rewind
Stop

宏命令

 所谓的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。
 修改上面的案例,当客户端需要一个记录的工,可以把一个一个命令记录下来,再在任何需要的时候重新把这些记录下来的命令一次执行,这就是所谓的宏命令功能。
1 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
{
public void add(Command cmd);
public void remove(Command cmd);
}

2 具体的宏命令MarcoAudioCommand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>();
@Override
public void execute()
{
for(Command cmd: commandList)
{
cmd.execute();
}
}
@Override
public void add(Command cmd)
{
commandList.add(cmd);
}
@Override
public void remove(Command cmd)
{
commandList.remove(cmd);
}
}

3 客户端

AudioPlayer audioPlayer = new AudioPlayer();
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();

适用场景
 在下面的情况下应当考虑应用命令模式:

  1. 使用命令模式作为CallBack在面向对象系统中的替代。CallBack讲的便是先将一个函数等级上,然后在以后调用此函数。
  2. 需要在不同的时间指定请求、将请求排队。一个命令对象和原先的请求发出者可以有不同的生命期。换言之,原先的请求发出者可能已经不存在了,而名对象本身仍然是活动的。这时命令的接受者可以是在本地,也可以在网络的另外一个地址。命令对象可以在串行化之后送到一台机器上去。
  3. 系统需要支持命令的撤销(undo)。命令对象可以把状态存储起来,等到客户端需要撤销命令所产生的效果时,可以调用undo()方法,把命令所产生的效果撤销掉。命令对象还可以提供redo()方法,以供客户端在需要时,再重新实施命令效果。
  4. 日志请求(系统恢复):如果一个系统要将系统中所有的数据更新到日志里,以便在系统崩溃时,可以根据日志里读回所有的数据更新命令,重新调用Execute()方法一条一条执行这些命令,从而恢复系统在崩溃前所做的数据更新。
  5. 工作队列,线程池,日程安排。

优缺点
优点:

  1. 更松散的耦合:命令模式使得发起命令的对象(客户端)和具体实现命令的对象(接收者)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,也不知道该如何实现。
  2. 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,从而使得系统更灵活。
  3. 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。
  4. 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,然后就可以使得这个命令对象,已有的实现完全不用变化。

缺点:

  1. 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。

JDK中的命令模式
java.lang.Runnable
javax.swing.Action


参考资料

  1. 23种设计模式
  2. 细数JDK里的设计模式
  3. 《JAVA与模式》之命令模式

欢迎支持笔者的作品《深入理解Kafka: 核心设计与实践原理》和《RabbitMQ实战指南》,同时欢迎关注笔者的微信公众号:朱小厮的博客(ID: hiddenkafka)。
本文作者: 朱小厮

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