14.java設計模式之命令模式

基本需求：

  • 一套智能家電，有照明燈、風扇、冰箱、洗衣機，我們只要在手機上安裝app就可以控制對這些家電工作
  • 這些智能家電來自不同的廠家，我們不想針對每一種家電都安裝一個App分別控制，我們希望只要一個app就可以控制全部智能家電
  • 要實現一個app控制所有智能家電的需要，則每個智能家電廠家都要提供一個統一的接口給app調用，這時就可以考慮使用命令模式
  • 命令模式可將「動作的請求者」從「動作的執行者」對象中解耦出來
  • 也就是說，每一種家電都有開和關兩種操作，一組命令

基本介紹：

  • 命令模式（Command）：在軟件設計中，我們經常需要向某些對象發送請求，並不知道請求的接收者是誰，不知道被請求的操作是哪個，我們只需在程序運行時指定具體的請求接收者即可，此時，可以使用命令模式來進行設計

  • 命令模式使得請求發送者與請求接收者消除彼此之間的耦合，讓對象之間的調用關係更加靈活，實現解耦

  • 命令模式中，會將一個請求封裝為一個對象，以便使用不同參數來表示不同的請求(即命令)，同時命令模式也必須支持可撤銷的操作

  • 將軍發佈命令，士兵去執行。其中有幾個角色：將軍（命令發佈者）、士兵（命令的具體執行者）、命令(連接將軍和士兵)

    • Invoker 是調用者（將軍），Receiver 是被調用者（士兵），MyCommand 是命令，實現了 Command 接口，持有接收對象

  • UML類圖(原理)

    • 說明
      • Invoker：命令調用者角色，聚合命令
      • Command：是命令接口
      • ConcreteCommand：命令的具體實現，聚合命令的接受者
      • Receiver：命令的接受者（執行者）

  • UML類圖(案例)

  • 代碼實現

    • public class LightReceiver {

   // 電燈命令的執行者

   public void on() {
       System.out.println("電燈打開了");
   }

   public void off() {
       System.out.println("電燈關閉了");
   }

}

    • public interface Command {

   // 命令接口

   // 執行命令和撤銷命令
   void execute();

   void undo();

}

// 子類一 電燈開命令
class LightOnCommand implements Command{

   // 聚合命令的執行者
   private LightReceiver lightReceiver;

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

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

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

}

// 子類二 電燈關命令
class LightOffCommand implements Command{

   // 聚合命令的執行者
   private LightReceiver lightReceiver;

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

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

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

}

// 子類三 空命令 對命令接口空實現
class NoCommand implements Command {

   @Override
   public void execute() {

   }

   @Override
   public void undo() {

   }

}

    • // 命令調用者
public class RemoteController {

   // 開命令的集合
   private Command[] onCommands;

   // 關命令的集合
   private Command[] offCommands;

   // 記錄上一個執行的命令，便於進行撤銷
   private Command undoCommand;

   public RemoteController() {
       // 默認初始化五組開關 一組開關有開和關兩個按鈕，一一對應
       this.onCommands = new Command[5];
       this.offCommands = new Command[5];
       for (int i = 0; i < 5; i++) {
           // 將開關命令的值初始化成空命令，防止空指針異常
           this.onCommands[i] = new NoCommand();
           this.offCommands[i] = new NoCommand();
       }
       this.undoCommand = new NoCommand();
   }

   // 為某組開關設置命令
   public void setCommand(int index, Command onCommand, Command offCommand) {
       if (index >= 0 && index < this.onCommands.length) {
           this.onCommands[index] = onCommand;
           this.offCommands[index] = offCommand;
       }
   }

   // 按下開的按鈕，發送命令執行
   public void onButtonWasPushed(int index) {
       if (index >= 0 && index < this.onCommands.length) {
           this.onCommands[index].execute();
           // 設置撤銷命令
           this.undoCommand = this.onCommands[index];
       }
   }

   // 按下關的按鈕，發送命令執行
   public void offButtonWasPushed(int index) {
       if (index >= 0 && index < this.onCommands.length) {
           this.offCommands[index].execute();
           // 設置撤銷命令
           this.undoCommand = this.offCommands[index];
       }
   }

   // 按下撤銷按鈕，發送命令執行，只支持撤銷一次
   public void undoButtonWasPushed() {
       this.undoCommand.undo();
       // 重置撤銷命令
       this.undoCommand = new NoCommand();
   }

}


    • public class Client {
   public static void main(String[] args) {
       // 創建執行者
       LightReceiver lightReceiver = new LightReceiver();
       // 創建一組電燈開關的命令，並設置執行者
       Command lightOnCommand = new LightOnCommand(lightReceiver);
       Command lightOffCommand = new LightOffCommand(lightReceiver);
       // 創建命令的發送者，並設置電燈這一組命令
       RemoteController remoteController = new RemoteController();
       remoteController.setCommand(0, lightOnCommand, lightOffCommand);
       // 發送電燈命令 執行
       System.out.println("------發送電燈開命令------");
       remoteController.onButtonWasPushed(0);
       System.out.println("------發送電燈關命令------");
       remoteController.offButtonWasPushed(0);
       System.out.println("------發送撤銷命令------");
       remoteController.undoButtonWasPushed();

       // 使用命令模式對命令進行了封裝，將命令的發佈者和執行者進行了松耦合，利於系統的擴展
       // 比如再有一組電視的命令，直接創建新的命令類，創建其對象將其設置給命令的發佈者即可，原有的代碼不需要改變
   }
}

spring源碼：

  • 在spring的JdbcTemplate類中就使用到了命令模式

  • // 在JdbcTemplate的query和execute方法中有如下代碼
public <T> T query(final String sql, final ResultSetExtractor<T> rse) throws DataAccessException {
   ......
   // StatementCallback是一個接口，只有一個doInStatement方法，相當於命令接口
   // QueryStatementCallback局部內部類 實現了StatementCallback，相當於具體的命令的，另外，在此處還充當了命令的執行者
   // StatementCallback接口共有四個實現類，均在JdbcTemplate某個方法內部，作為局部內部類
   // BatchUpdateStatementCallback、UpdateStatementCallback、QueryStatementCallback、ExecuteStatementCallback
   class QueryStatementCallback implements StatementCallback<T>, SqlProvider {
       ......
       public T doInStatement(Statement stmt) throws SQLException {
           
       }
       ......
   }
   // 調用execute方法
   return this.execute((StatementCallback)(new QueryStatementCallback()));   
}

// 在execute方法內部調用了命令接口中的方法，而execute方法又屬於JdbcTemplate，即JdbcTemplate為命令的調用者
public <T> T execute(StatementCallback<T> action) throws DataAccessException {
   ......
   T result = action.doInStatement(stmt);
   ......
}

注意事項：

  • 主要解決：在軟件系統中，行為請求者與行為實現者通常是一種緊耦合的關係，但某些場合，比如需要對行為進行記錄、撤銷或重做、事務等處理時，這種無法抵禦變化的緊耦合的設計就不太合適

  • 命令模式是一種數據驅動的設計模式，屬於行為型模式，請求以命令的形式包裹在對象中，並傳給調用對象。調用對象尋找可以處理該命令的合適的對象，並把該命令傳給相應的對象，該對象執行命令

  • 將發起請求的對象與執行請求的對象解耦。發起請求的對象是調用者，調用者只要調用命令對象的 execute()方法就可以讓接收者工作，而不必知道具體的接收者對象是誰、是如何實現的，命令對象會負責讓接收者執行請求的動作，也就是說：」請求發起者」和「請求執行者」之間的解耦是通過命令對象實現的，命令對象起到了紐帶橋樑的作用

  • 容易設計一個命令隊列，只要把命令對象放到列隊，就可以多線程的執行命令

  • 容易實現對請求的撤銷和重做

  • 命令模式不足：可能導致某些系統有過多的具體命令類，增加了系統的複雜度，這點在在使用的時候要注意

  • 空命令也是一種設計模式，它為我們省去了判空的操作,在上面的實例中，如果沒有用空命令，我們每按下一個按鍵都要判空，這給我們編碼帶來一定的麻煩

  • 命令模式經典的應用場景：界面的一個按鈕都是一條命令、模擬 CMD（DOS 命令）訂單的撤銷/恢復、觸發-反饋機制

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