第 17 章命令模式

1、智能生活项目需求

我们买了一套智能家电，有照明灯、风扇、冰箱、洗衣机，我们只要在手机上安装 app 就可以控制对这些家电工作。
这些智能家电来自不同的厂家，我们不想针对每一种家电都安装一个 App，分别控制，我们希望只要一个 app 就可以控制全部智能家电。
要实现一个 app 控制所有智能家电的需要，则每个智能家电厂家都要提供一个统一的接口给 app 调用，这时就可以考虑使用命令模式。
命令模式可将“动作的请求者”从“动作的执行者” 对象中解耦出来。
在我们的例子中，动作的请求者是手机 app，动作的执行者是每个厂商的一个家电产品。

2、命令模式基本介绍

命令模式(Command Pattern)：在软件设计中，我们经常需要向某些对象发送请求，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，我们只需在程序运行时指定具体的请求接收者即可，此时可以使用命令模式来进行设计
命令模式使得请求发送者与请求接收者消除彼此之间的耦合，让对象之间的调用关系更加灵活，实现解耦
在命令模式中，会将一个请求封装为一个对象，以便使用不同参数来表示不同的请求(即命令)，同时命令模式也支持可撤销的操作
通俗易懂的理解：将军发布命令，士兵去执行。其中有几个角色：将军(命令发布者) 、士兵(命令的具体执行者) 、命令(连接将军和士兵)
Invoker 是调用者(将军) ， Receiver 是被调用者(士兵) ， MyCommand 是命令，实现了 Command 接口，持有接收对象

3、命令模式原理类图

Invoker：是调用者角色，里面聚合了一个 Command 实现类的对象
Command：是命令角色，用于定义接口规范，需要执行的所有命令都在这里，可以是接口或抽象类
Receiver：接收者角色，知道如何实施和执行一个请求相关的操作
ConcreteCommand：具体的命令角色，实现(或继承) Command，将一个接收者对象与一个动作绑定，调用接受者相应的操作
将 Command 的具体实现类与 Invoker 聚合，将 Receiver 与 Command 的具体实现类聚合，从而将 Invoker(命令调用者)和 Receiver(命令执行者)解耦

4、命令模式解决智能生活项目

应用实例要求

编写程序，使用命令模式完成前面的智能家电项目

类图

代码实现

Command：定义命令的规范

//创建命令接口
public interface Command {// 执行动作(操作)public void execute();// 撤销动作(操作)public void undo();}

LightOnCommand：打开电灯的命令类，该类实现了 Command 接口，并且聚合了一个 LightReceiver 的实现类，用于操作电灯的开、关

public class LightOnCommand implements Command {// 聚合LightReceiverLightReceiver light;// 构造器public LightOnCommand(LightReceiver light) {this.light = light;}@Overridepublic void execute() {// 调用接收者的方法light.on();}@Overridepublic void undo() {// 调用接收者的方法light.off();}}

LightOffCommand：关闭电灯的命令类，该类实现了 Command 接口，并且聚合了一个 LightReceiver 的实现类，用于操作电灯的开、关

public class LightOffCommand implements Command {// 聚合LightReceiverLightReceiver light;// 构造器public LightOffCommand(LightReceiver light) {this.light = light;}@Overridepublic void execute() {// 调用接收者的方法light.off();}@Overridepublic void undo() {// 调用接收者的方法light.on();}
}

LightReceiver：命令执行者，用于操作电灯的开、关

public class LightReceiver {public void on() {System.out.println(" 电灯打开了.. ");}public void off() {System.out.println(" 电灯关闭了.. ");}}

TVOnCommand：打开电视机的命令类，该类实现了 Command 接口，并且聚合了一个 TVReceiver 的实现类，用于操作电视机的开、关

public class TVOnCommand implements Command {// 聚合TVReceiverTVReceiver tv;// 构造器public TVOnCommand(TVReceiver tv) {this.tv = tv;}@Overridepublic void execute() {// 调用接收者的方法tv.on();}@Overridepublic void undo() {// 调用接收者的方法tv.off();}
}

TVOffCommand：关闭电视机的命令类，该类实现了 Command 接口，并且聚合了一个 TVReceiver 的实现类，用于操作电视机的开、关

public class TVOffCommand implements Command {// 聚合TVReceiverTVReceiver tv;// 构造器public TVOffCommand(TVReceiver tv) {this.tv = tv;}@Overridepublic void execute() {// 调用接收者的方法tv.off();}@Overridepublic void undo() {// 调用接收者的方法tv.on();}
}

TVReceiver：命令执行者，用于操作电视机的开、关

public class TVReceiver {public void on() {System.out.println(" 电视机打开了.. ");}public void off() {System.out.println(" 电视机关闭了.. ");}}

NoCommand：空命令，该类在 RemoteController 中用于初始化命令按钮，这样就不用做空指针判断

// 没有任何命令，即空执行: 用于初始化每个按钮, 当调用空命令时，对象什么都不做
// 其实，这样是一种设计模式, 可以省掉对空判断
public class NoCommand implements Command {@Overridepublic void execute() {}@Overridepublic void undo() {}}

RemoteController：命令的发出者(Invoker)，聚合了 Command 的实现类，在 RemoteController 中调用 Command 实现类的方法控制设备的开、关

public class RemoteController {// 开 按钮的命令数组Command[] onCommands;Command[] offCommands;// 执行撤销的命令Command undoCommand;// 构造器，完成对按钮初始化public RemoteController() {onCommands = new Command[5];offCommands = new Command[5];for (int i = 0; i < 5; i++) {onCommands[i] = new NoCommand(); // 初始化时，设置为空操作，避免空指针判断offCommands[i] = new NoCommand(); // 初始化时，设置为空操作，避免空指针判断}}// 给我们的按钮设置你需要的命令public void setCommand(int no, Command onCommand, Command offCommand) {onCommands[no] = onCommand;offCommands[no] = offCommand;}// 按下开按钮public void onButtonWasPushed(int no) { // no 0// 找到你按下的开的按钮， 并调用对应方法onCommands[no].execute();// 记录这次的操作，用于撤销undoCommand = onCommands[no];}// 按下开按钮public void offButtonWasPushed(int no) { // no 0// 找到你按下的关的按钮， 并调用对应方法offCommands[no].execute();// 记录这次的操作，用于撤销undoCommand = offCommands[no];}// 按下撤销按钮public void undoButtonWasPushed() {undoCommand.undo();}}

Client：测试代码

public class Client {public static void main(String[] args) {// 使用命令设计模式，完成通过遥控器，对电灯的操作// 创建电灯的对象(接受者)LightReceiver lightReceiver = new LightReceiver();// 创建电灯相关的开关命令LightOnCommand lightOnCommand = new LightOnCommand(lightReceiver);LightOffCommand lightOffCommand = new LightOffCommand(lightReceiver);// 需要一个遥控器RemoteController remoteController = new RemoteController();// 给我们的遥控器设置命令, 比如 no = 0 是电灯的开和关的操作remoteController.setCommand(0, lightOnCommand, lightOffCommand);System.out.println("--------按下灯的开按钮-----------");remoteController.onButtonWasPushed(0);System.out.println("--------按下灯的关按钮-----------");remoteController.offButtonWasPushed(0);System.out.println("--------按下撤销按钮-----------");remoteController.undoButtonWasPushed();// 使用命令设计模式，完成通过遥控器，对电视机的操作System.out.println("=========使用遥控器操作电视机==========");TVReceiver tvReceiver = new TVReceiver();TVOffCommand tvOffCommand = new TVOffCommand(tvReceiver);TVOnCommand tvOnCommand = new TVOnCommand(tvReceiver);// 给我们的遥控器设置命令, 比如 no = 1 是电视机的开和关的操作remoteController.setCommand(1, tvOnCommand, tvOffCommand);System.out.println("--------按下电视机的开按钮-----------");remoteController.onButtonWasPushed(1);System.out.println("--------按下电视机的关按钮-----------");remoteController.offButtonWasPushed(1);System.out.println("--------按下撤销按钮-----------");remoteController.undoButtonWasPushed();}}

优点

命令模式扩展性很强，假如我们想新增 TV 相关的类(Command 和 Receiver)，RemoteController 类并不需要做任何变化，符合开闭原则

5、Spring JdbcTemplate

命令模式在Spring框架JdbcTemplate应用的源码分析

StatementCallback 接口类似与之前的 Command 接口，用于定义命令的规范

public interface StatementCallback<T> {T doInStatement(Statement stmt) throws SQLException, DataAccessException;}

QueryStatementCallback 为匿名内部类，实现了 StatementCallback 接口，同时也充当了命令的接收者(Receiver)

public class JdbcTemplate extends JdbcAccessor implements JdbcOperations {// ...@Overridepublic <T> T query(final String sql, final ResultSetExtractor<T> rse) throws DataAccessException {Assert.notNull(sql, "SQL must not be null");Assert.notNull(rse, "ResultSetExtractor must not be null");if (logger.isDebugEnabled()) {logger.debug("Executing SQL query [" + sql + "]");}class QueryStatementCallback implements StatementCallback<T>, SqlProvider {@Overridepublic T doInStatement(Statement stmt) throws SQLException {ResultSet rs = null;try {rs = stmt.executeQuery(sql);ResultSet rsToUse = rs;if (nativeJdbcExtractor != null) {rsToUse = nativeJdbcExtractor.getNativeResultSet(rs);}return rse.extractData(rsToUse);}finally {JdbcUtils.closeResultSet(rs);}}@Overridepublic String getSql() {return sql;}}return execute(new QueryStatementCallback());}// ...

JdbcTemplate 为命令的调用者，在 execute(StatementCallback<T> action) 方法中，执行了命令： T result = action.doInStatement(stmtToUse);，不同的 StatementCallback 实现类，doInStatement() 方法的实现逻辑也不同

public class JdbcTemplate extends JdbcAccessor implements JdbcOperations {// ...@Overridepublic <T> T execute(StatementCallback<T> action) throws DataAccessException {Assert.notNull(action, "Callback object must not be null");Connection con = DataSourceUtils.getConnection(getDataSource());Statement stmt = null;try {Connection conToUse = con;if (this.nativeJdbcExtractor != null &&this.nativeJdbcExtractor.isNativeConnectionNecessaryForNativeStatements()) {conToUse = this.nativeJdbcExtractor.getNativeConnection(con);}stmt = conToUse.createStatement();applyStatementSettings(stmt);Statement stmtToUse = stmt;if (this.nativeJdbcExtractor != null) {stmtToUse = this.nativeJdbcExtractor.getNativeStatement(stmt);}T result = action.doInStatement(stmtToUse);handleWarnings(stmt);return result;}catch (SQLException ex) {// Release Connection early, to avoid potential connection pool deadlock// in the case when the exception translator hasn't been initialized yet.JdbcUtils.closeStatement(stmt);stmt = null;DataSourceUtils.releaseConnection(con, getDataSource());con = null;throw getExceptionTranslator().translate("StatementCallback", getSql(action), ex);}finally {JdbcUtils.closeStatement(stmt);DataSourceUtils.releaseConnection(con, getDataSource());}}// ...

另外实现 StatementCallback 命令接口的子类还有如下四个

6、命令模式的注意事项

命令模式的注意事项和细节

将发起请求的对象与执行请求的对象解耦。发起请求的对象是调用者，调用者只要调用命令对象的execute()方法就可以让接收者工作，而不必知道具体的接收者对象是谁、是如何实现的，命令对象会负责让接收者执行请求的动作，也就是说： ”请求发起者”和“请求执行者”之间的解耦是通过命令对象实现的，命令对象起到了纽带桥梁的作用
容易设计一个命令队列。只要把命令对象放到列队，就可以多线程的执行命令容易实现对请求的撤销和重做
命令模式不足：可能导致某些系统有过多的具体命令类，增加了系统的复杂度，这点在在使用的时候要注意
空命令也是一种设计模式，它为我们省去了判空的操作。在上面的实例中，如果没有用空命令，我们每按下一个按键都要判空，这给我们编码带来一定的麻烦
命令模式经典的应用场景：界面的一个按钮都是一条命令、模拟CMD（DOS命令）订单的撤销/恢复、触发-反馈机制