Java设计模式-命令模式

命令模式

在软件开发系统中，常常出现“方法的请求者”与“方法的实现者”之间存在紧密的耦合关系。这不利于软件功能的扩展与维护。例如，想对行为进行“撤销、重做、记录”等处理都很不方便，因此“如何将方法的请求者与方法的实现者解耦？”变得很重要，命令模式能很好地解决这个问题。

命令模式的定义与特点

命令（Command）模式的定义如下：将一个请求封装为一个对象，使发出请求的责任和执行请求的责任分割开。这样两者之间通过命令对象进行沟通，这样方便将命令对象进行储存、传递、调用、增加与管理。

命令模式的主要优点如下。

降低系统的耦合度。命令模式能将调用操作的对象与实现该操作的对象解耦。
增加或删除命令非常方便。采用命令模式增加与删除命令不会影响其他类，它满足“开闭原则”，对扩展比较灵活。
可以实现宏命令。命令模式可以与组合模式结合，将多个命令装配成一个组合命令，即宏命令。
方便实现 Undo 和 Redo 操作。命令模式可以与后面介绍的备忘录模式结合，实现命令的撤销与恢复。

其缺点是：可能产生大量具体命令类。因为计对每一个具体操作都需要设计一个具体命令类，这将增加系统的复杂性。

命令模式的结构与实现

可以将系统中的相关操作抽象成命令，使调用者与实现者相关分离，其结构如下。

1. 命令模式的结构

命令模式包含以下主要角色。

抽象命令类（Command）角色：声明执行命令的接口，拥有执行命令的抽象方法 execute()。
具体命令角色（Concrete Command）角色：是抽象命令类的具体实现类，它拥有接收者对象，并通过调用接收者的功能来完成命令要执行的操作。
实现者/接收者（Receiver）角色：执行命令功能的相关操作，是具体命令对象业务的真正实现者。
调用者/请求者（Invoker）角色：是请求的发送者，它通常拥有很多的命令对象，并通过访问命令对象来执行相关请求，它不直接访问接收者。

命令模式模式的结构图如图所示

2. 命令模式的实现

命令模式的实现代码如下：

//CommandTest.java
package Command;public class CommandTest {public static void main(String[] args) {Command cmd = new ConcreteCommand();Invoker ir = new Invoker(cmd);System.out.println("客户访问调用者的call()方法...");ir.call();}
}//调用者
class Invoker {private Command command;public Invoker(Command command) {this.command = command;}public void setCommand(Command command) {this.command = command;}public void call() {System.out.println("调用者执行命令command...");command.execute();}
}//抽象命令
interface Command {public abstract void execute();
}//具体命令
class ConcreteCommand implements Command {private Receiver receiver;ConcreteCommand() {receiver = new Receiver();}public void execute() {receiver.action();}
}//接收者
class Receiver {public void action() {System.out.println("接收者的action()方法被调用...");}
}

程序运行结果如下：

客户访问调用者的call()方法...
调用者执行命令command...
接收者的action()方法被调用...

命令模式应用场景

命令模式通常适用于以下场景。

当系统需要将请求调用者与请求接收者解耦时，命令模式使得调用者和接收者不直接交互。
当系统需要随机请求命令或经常增加或删除命令时，命令模式比较方便实现这些功能。
当系统需要执行一组操作时，命令模式可以定义宏命令来实现该功能。
当系统需要支持命令的撤销（Undo）操作和恢复（Redo）操作时，可以将命令对象存储起来，采用备忘录模式来实现。

命令模式的扩展

在软件开发中，有时将命令模式与前面学的组合模式联合使用，这就构成了宏命令模式，也叫组合命令模式。宏命令包含了一组命令，它充当了具体命令与调用者的双重角色，执行它时将递归调用它所包含的所有命令，其结构图如下图所示。

代码实现如下：

//HookTemplateMethodTest.java
package Command;import java.util.ArrayList;public class CompositeCommandTest {public static void main(String[] args) {AbstractCommand cmd1 = new ConcreteCommand1();AbstractCommand cmd2 = new ConcreteCommand2();CompositeInvoker ir = new CompositeInvoker();ir.add(cmd1);ir.add(cmd2);System.out.println("客户访问调用者的execute()方法...");ir.execute();}
}//抽象命令
interface AbstractCommand {public abstract void execute();
}//树叶构件: 具体命令1
class ConcreteCommand1 implements AbstractCommand {private CompositeReceiver receiver;ConcreteCommand1() {receiver = new CompositeReceiver();}public void execute() {receiver.action1();}
}//树叶构件: 具体命令2
class ConcreteCommand2 implements AbstractCommand {private CompositeReceiver receiver;ConcreteCommand2() {receiver = new CompositeReceiver();}public void execute() {receiver.action2();}
}//树枝构件: 调用者
class CompositeInvoker implements AbstractCommand {private ArrayList<AbstractCommand> children = new ArrayList<AbstractCommand>();public void add(AbstractCommand c) {children.add(c);}public void remove(AbstractCommand c) {children.remove(c);}public AbstractCommand getChild(int i) {return children.get(i);}public void execute() {for (Object obj : children) {((AbstractCommand) obj).execute();}}
}//接收者
class CompositeReceiver {public void action1() {System.out.println("接收者的action1()方法被调用...");}public void action2() {System.out.println("接收者的action2()方法被调用...");}
}

程序运行结果如下：

客户访问调用者的execute()方法...
接收者的action1()方法被调用...
接收者的action2()方法被调用...

当然，命令模式还可以同备忘录（Memento）模式组合使用，这样就变成了可撤销的命令模式，这将在后面介绍。