Java设计模式——命令模式(Command)

原文作者: blinkfox
原文地址:https://blinkfox.github.io/2018/10/16/ruan-jian-she-ji/she-ji-mo-shi/java-mian-xiang-dui-xiang-she-ji-zhi-ming-ling-mo-shi/

一、模式动机

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,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。

命令模式可以对发送者和接收者完全解耦,发送者与接收者之间没有直接引用关系,发送请求的对象只需要知道如何发送请求,而不必知道如何完成请求。这就是命令模式的模式动机。

二、模式定义

命令模式(Command Pattern):将一个请求封装为一个对象,从而使我们可用不同的请求对客户进行参数化;对请求排队或者记录请求日志,以及支持可撤销的操作。命令模式是一种对象行为型模式,其别名为动作(Action)模式或事务(Transaction)模式。

三、模式结构

1. 角色组成

命令模式包含如下角色:

  • Command: 抽象命令类
  • ConcreteCommand: 具体命令类
  • Invoker: 调用者
  • Receiver: 接收者
  • Client: 客户类

2. 结构图

命令模式结构图

四、示例代码

首先,是抽象的Receiver类和具体的Receiver类:

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/**
* 通用的抽象 Receiver 接收者.
*
* Created by blinkfox on 16/8/17.
*/
public abstract class Receiver {

/**
* 定义每个接收者都必须完成的业务.
*/
public abstract void doSomething();

}
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/**
* 具体的 Receiver 类1.
*
* Created by blinkfox on 16/8/17.
*/
public class ConcreteReceiver1 extends Receiver {

@Override
public void doSomething() {
System.out.println("ConcreteReceiver1 处理的业务逻辑...");
}

}
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/**
* 具体的 Receiver 类2.
*
* Created by blinkfox on 16/8/17.
*/
public class ConcreteReceiver2 extends Receiver {

@Override
public void doSomething() {
System.out.println("ConcreteReceiver2 处理的业务逻辑...");
}

}

其次,是抽象的Command类和具体的Command类:

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/**
* 抽象的 Command 类.
*
* Created by blinkfox on 16/8/17.
*/
public abstract class Command {

/**
* 命令的抽象执行命令的方法.
*/
public abstract void execute();

}
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/**
* 具体的 Command 命令类1.
*
* Created by blinkfox on 16/8/17.
*/
public class ConcreteCommand1 extends Command {

/** 对哪个receiver类进行处理. */
private Receiver receiver;

public ConcreteCommand1(Receiver receiver) {
this.receiver = receiver;
}

/**
* 必须实现的一个命令.
*/
@Override
public void execute() {
this.receiver.doSomething();
}

}
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/**
* 具体的 Command 命令类2.
*
* Created by blinkfox on 16/8/17.
*/
public class ConcreteCommand2 extends Command {

/** 对哪个receiver类进行处理. */
private Receiver receiver;

public ConcreteCommand2(Receiver receiver) {
this.receiver = receiver;
}

/**
* 必须实现的命令.
*/
@Override
public void execute() {
this.receiver.doSomething();
}

}

最后,调用者Invoker类:

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/**
* 调用者 Invoker 类.
*
* Created by blinkfox on 16/8/17.
*/
public class Invoker {

private Command command;

public void setCommand(Command command) {
this.command = command;
}

/**
* 执行命令.
*/
public void action() {
this.command.execute();
}
}

以下是命令模式的客户端场景类:

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/**
* 命令模式的场景类.
*
* Created by blinkfox on 16/8/17.
*/
public class CommandClient {

public static void main(String[] args) {
Invoker invoker = new Invoker();
Receiver receiver = new ConcreteReceiver1();
Command command = new ConcreteCommand1(receiver);

// 把命令交给调用者执行
invoker.setCommand(command);
invoker.action();
}

}

五、模式分析

命令模式的本质是对命令进行封装,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,更不必知道请求是怎么被接收,以及操作是否被执行、何时被执行,以及是怎么被执行的。
  • 命令模式使请求本身成为一个对象,这个对象和其他对象一样可以被存储和传递。
  • 命令模式的关键在于引入了抽象命令接口,且发送者针对抽象命令接口编程,只有实现了抽象命令接口的具体命令才能与接收者相关联。

1. 优点

命令模式的优点:

  • 降低系统的耦合度。
  • 新的命令可以很容易地加入到系统中。
  • 可以比较容易地设计一个命令队列和宏命令(组合命令)。
  • 可以方便地实现对请求的UndoRedo

2. 缺点

命令模式的缺点:

  • 使用命令模式可能会导致某些系统有过多的具体命令类。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。

3. 适用环境

在以下情况下可以使用命令模式:

  • 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。
  • 系统需要将一组操作组合在一起,即支持宏命令

六、模式总结

  • 在命令模式中,将一个请求封装为一个对象,从而使我们可用不同的请求对客户进行参数化;对请求排队或者记录请求日志,以及支持可撤销的操作。命令模式是一种对象行为型模式,其别名为动作模式或事务模式。
  • 命令模式包含四个角色:抽象命令类中声明了用于执行请求的execute()等方法,通过这些方法可以调用请求接收者的相关操作;具体命令类是抽象命令类的子类,实现了在抽象命令类中声明的方法,它对应具体的接收者对象,将接收者对象的动作绑定其中;调用者即请求的发送者,又称为请求者,它通过命令对象来执行请求;接收者执行与请求相关的操作,它具体实现对请求的业务处理。
  • 命令模式的本质是对命令进行封装,将发出命令的责任和执行命令的责任分割开。命令模式使请求本身成为一个对象,这个对象和其他对象一样可以被存储和传递。
  • 命令模式的主要优点在于降低系统的耦合度,增加新的命令很方便,而且可以比较容易地设计一个命令队列和宏命令,并方便地实现对请求的撤销和恢复;其主要缺点在于可能会导致某些系统有过多的具体命令类。
  • 命令模式适用情况包括: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;需要在不同的时间指定请求、将请求排队和执行请求;需要支持命令的撤销操作和恢复操作,需要将一组操作组合在一起,即支持宏命令。