设计模式之命令模式详解

1 概述

日常生活中，我们出去吃饭都会遇到下面的场景。我们可以将女招待理解成一个请求的发送者，用户通过它来发送一个“点餐”请求，而厨师是“点餐”请求的最终接收者和处理者，在图中，顾客和厨师之间并不存在直接耦合关系，它们通过女招待连接在一起，而不同的订单最终的餐点也不同。

在软件开发中也存在很多类似的请求发送者和接收者对象，例如一个按钮，它可能是一个“关闭窗口”请求的发送者，而按钮点击事件处理类则是该请求的接收者。为了降低系统的耦合度，将请求的发送者和接收者解耦，我们可以使用一种被称之为命令模式的设计模式来设计系统，在命令模式中，发送者与接收者之间引入了新的命令对象，将发送者的请求封装在命令对象中，再通过命令对象来调用接收者的方法。

在软件开发中，我们经常需要向某些对象发送请求（调用其中的某个或某些方法），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，此时，我们特别希望能够以一种松耦合的方式来设计软件，使得请求发送者与请求接收者能够消除彼此之间的耦合，让对象之间的调用关系更加灵活，可以灵活地指定请求接收者以及被请求的操作。

命令模式定义：

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，解耦合。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存储、传递、调用、增加与管理。

命令模式的本质是对请求进行封装，一个请求对应于一个命令，将发出命令的责任和执行命令的责任分割开。每一个命令都是一个操作：请求的一方发出请求要求执行一个操作；接收的一方收到请求，并执行相应的操作。命令模式允许请求的一方和接收的一方独立开来，使得请求的一方不必知道接收请求的一方的接口，更不必知道请求如何被接收、操作是否被执行、何时被执行，以及是怎么被执行的。

命令模式的关键在于引入了抽象命令类，请求发送者针对抽象命令类编程，只有实现了抽象命令类的具体命令才与请求接收者相关联。

（注：命令模式无法解决类的个数增加的问题）

6.3.2 结构

命令模式包含以下主要角色：

抽象命令类（Command）角色：定义命令的接口，声明执行的方法。
具体命令（Concrete Command）角色：具体的命令，实现命令接口；通常会持有接收者，并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：接收者，真正执行命令的对象。任何类都可能成为一个接收者，只要它能够实现命令要求实现的相应功能。
调用者/请求者（Invoker）角色：要求命令对象执行请求，通常会持有命令对象，可以持有很多的命令对象。这个是客户端真正触发命令并要求命令执行相应操作的地方，也就是说相当于使用命令对象的入口。

6.3.3 案例实现

将上面的案例用代码实现，那我们就需要分析命令模式的角色在该案例中由谁来充当。

服务员：就是调用者角色，由她来发起命令。

资深大厨：就是接收者角色，真正命令执行的对象。

订单：命令中包含订单。

类图如下：

代码如下：

public interface Command {void execute();//只需要定义一个统一的执行方法
}public class OrderCommand implements Command {//持有接受者对象private SeniorChef receiver;private Order order;public OrderCommand(SeniorChef receiver, Order order){this.receiver = receiver;this.order = order;}public void execute()  {System.out.println(order.getDiningTable() + "桌的订单：");Set<String> keys = order.getFoodDic().keySet();for (String key : keys) {receiver.makeFood(order.getFoodDic().get(key),key);}try {Thread.sleep(100);//停顿一下 模拟做饭的过程} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(order.getDiningTable() + "桌的饭弄好了");}
}public class Order {// 餐桌号码private int diningTable;// 用来存储餐名并记录份数private Map<String, Integer> foodDic = new HashMap<String, Integer>();public int getDiningTable() {return diningTable;}public void setDiningTable(int diningTable) {this.diningTable = diningTable;}public Map<String, Integer> getFoodDic() {return foodDic;}public void setFoodDic(String name, int num) {foodDic.put(name,num);}
}// 资深大厨类 是命令的Receiver
public class SeniorChef {public void makeFood(int num,String foodName) {System.out.println(num + "份" + foodName);}
}public class Waitor {private ArrayList<Command> commands;//可以持有很多的命令对象public Waitor() {commands = new ArrayList();}public void setCommand(Command cmd){commands.add(cmd);}// 发出命令 喊 订单来了，厨师开始执行public void orderUp() {System.out.println("美女服务员：叮咚，大厨，新订单来了.......");for (int i = 0; i < commands.size(); i++) {Command cmd = commands.get(i);if (cmd != null) {cmd.execute();}}}
}public class Client {public static void main(String[] args) {//创建2个orderOrder order1 = new Order();order1.setDiningTable(1);order1.getFoodDic().put("西红柿鸡蛋面",1);order1.getFoodDic().put("小杯可乐",2);Order order2 = new Order();order2.setDiningTable(3);order2.getFoodDic().put("尖椒肉丝盖饭",1);order2.getFoodDic().put("小杯雪碧",1);//创建接收者SeniorChef receiver=new SeniorChef();//将订单和接收者封装成命令对象OrderCommand cmd1 = new OrderCommand(receiver, order1);OrderCommand cmd2 = new OrderCommand(receiver, order2);//创建调用者 waitorWaitor invoker = new Waitor();invoker.setCommand(cmd1);invoker.setCommand(cmd2);//将订单带到柜台 并向厨师喊 订单来了invoker.orderUp();}
}

6.3.4 优缺点

1，优点：

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。

2，缺点：

使用命令模式可能会导致某些系统有过多的具体命令类。
系统结构更加复杂。

6.3.5 使用场景

系统需要将请求调用者和请求接收者解耦，使得调用者和接收者不直接交互。
系统需要在不同的时间指定请求、将请求排队和执行请求。
系统需要支持命令的撤销(Undo)操作和恢复(Redo)操作。

6.3.6 JDK源码解析

Runable是一个典型命令模式，Runnable担当命令的角色，Thread充当的是调用者，start方法就是其执行方法

//命令接口(抽象命令角色)
public interface Runnable {public abstract void run();
}//调用者
public class Thread implements Runnable {private Runnable target;public synchronized void start() {if (threadStatus != 0)throw new IllegalThreadStateException();group.add(this);boolean started = false;try {start0();started = true;} finally {try {if (!started) {group.threadStartFailed(this);}} catch (Throwable ignore) {}}}private native void start0();
}

会调用一个native方法start0(),调用系统方法，开启一个线程。而接收者是对程序员开放的，可以自己定义接收者。

/*** jdk Runnable 命令模式*      TurnOffThread ： 属于具体*/
public class TurnOffThread implements Runnable{private Receiver receiver;public TurnOffThread(Receiver receiver) {this.receiver = receiver;}public void run() {receiver.turnOFF();}
}

/*** 测试类*/
public class Demo {public static void main(String[] args) {Receiver receiver = new Receiver();TurnOffThread turnOffThread = new TurnOffThread(receiver);Thread thread = new Thread(turnOffThread);thread.start();}
}