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命令模式

时间:2017-07-08 21:11:08      阅读:241      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:设计模式   命令模式   

1.命令模式定义

   将一个请求封装为一个对象,从而使你可用不同的请求对客户进行参数化;对请求排队或记录请求日志,以及支持可撤销的操作。

2.模式结构和说明

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Command:
        定义命令的接口,声明执行的方法。
ConcreteCommand:
        命令接口实现对象,是“虚”的实现;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。
Receiver:
        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。
Invoker:
        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。
Client:
        创建具体的命令对象,并且设置命令对象的接收者。注意这个不是我们常规意义上的客户端,而是在组装命令对象和接收者,或许,把这个Client称为装配者会更好理解,因为真正使用命令的客户端是从Invoker来触发执行。

3.命令模式示例代码

(1)先来看看命令接口的定义,示例代码如下:

/**  
 * 命令接口,声明执行的操作  
 */    
public interface Command {    
    /**  
     * 执行命令对应的操作  
     */    
    public void execute();    
}

(2)再来看看具体的命令实现对象,示例代码如下:

/** 
 * 具体的命令实现对象 
 */  
public class ConcreteCommand implements Command {  
    /** 
     * 持有相应的接收者对象 
     */  
    private Receiver receiver = null;  
    /** 
     * 示意,命令对象可以有自己的状态 
     */  
    private String state;  
    /** 
     * 构造方法,传入相应的接收者对象 
     * @param receiver 相应的接收者对象 
     */  
    public ConcreteCommand(Receiver receiver){  
        this.receiver = receiver;  
    }     
    public void execute() {  
        //通常会转调接收者对象的相应方法,让接收者来真正执行功能  
        receiver.action();  
    }  
}

(3)再来看看接收者对象的实现示意,示例代码如下:

/** 
 * 接收者对象 
 */  
public class Receiver {  
    /** 
     * 示意方法,真正执行命令相应的操作 
     */  
    public void action(){  
        //真正执行命令操作的功能代码  
    }  
}

(4)接下来看看Invoker对象,示例代码如下:

/** 
 * 调用者 
 */  
public class Invoker {  
    /** 
     * 持有命令对象 
     */  
    private Command command = null;  
    /** 
     * 设置调用者持有的命令对象 
     * @param command 命令对象 
     */  
    public void setCommand(Command command) {  
        this.command = command;  
    }  
    /** 
     * 示意方法,要求命令执行请求 
     */  
    public void runCommand() {  
        //调用命令对象的执行方法  
        command.execute();  
    }  
}

(5)再来看看Client的实现, 注意这个不是我们通常意义上的测试客户端,主要功能是要创建命令对象并设定它的接收者,因此这里并没有调用执行的代码,示例代码如下:

public class Client {  
    /** 
     * 示意,负责创建命令对象,并设定它的接收者 
     */  
    public void assemble(){  
        //创建接收者  
        Receiver receiver = new Receiver();  
        //创建命令对象,设定它的接收者  
        Command command = new ConcreteCommand(receiver);  
        //创建Invoker,把命令对象设置进去  
        Invoker invoker = new Invoker();  
        invoker.setCommand(command);  
    }  
}

4.电脑开机示例

  电脑开机主要就这么几个步骤:首先加载电源,然后是设备检查,再然后是装载系统,最后电脑就正常启动了。可是谁来完成这些过程?如何完成?

 从客户的角度来看,开机就是按下按钮,不管什么样的主板都是一样的,也就是说,客户只管发出命令,谁接收命令,谁实现命令,如何实现,客户是不关心的

 问题抽象描述:客户端只是想要发出命令或者请求,不关心请求的真正接收者是谁,也不关心具体如何实现,而且同一个请求的动作可以有不同的请求内容,当然具体的处理功能也不一样,请问该怎么实现?

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示例的结构:

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示例代码:

(1)定义主板
        根据前面的描述,我们会发现,真正执行客户命令或请求的是主板,也只有主板才知道如何去实现客户的命令,因此先来抽象主板,把它用对象描述出来。 
        先来定义主板的接口,最起码主板会有一个能开机的方法,示例代码如下:

/** 
 * 主板的接口 
 */  
public interface MainBoardApi {  
    /** 
     * 主板具有能开机的功能 
     */  
    public void open();  
}

定义了接口,那就接着定义实现类吧,定义两个主板的实现类,一个是技嘉主板,一个是微星主板,现在的实现是一样的,但是不同的主板对同一个命令的操作可以是不同的,这点大家要注意。由于两个实现基本一样,就示例一个,示例代码如下:

/** 
 * 技嘉主板类,开机命令的真正实现者,在Command模式中充当Receiver 
 */  
public class GigaMainBoard implements MainBoardApi{  
    /** 
     * 真正的开机命令的实现 
     */  
    public void open(){  
        System.out.println("技嘉主板现在正在开机,请等候");  
        System.out.println("接通电源......");  
        System.out.println("设备检查......");  
        System.out.println("装载系统......");  
        System.out.println("机器正常运转起来......");  
        System.out.println("机器已经正常打开,请操作");  
    }  
}

 微星主板的实现和这个完全一样,只是把技嘉改名成微星了。
(2)定义命令接口和命令的实现
         对于客户来说,开机就是按下按钮,别的什么都不想做。把用户的这个动作抽象一下,就相当于客户发出了一个命令或者请求,其它的客户就不关心了。为描述客户的命令,现定义出一个命令的接口,里面只有一个方法,那就是执行,示例代码如下:

/** 
 * 命令接口,声明执行的操作 
 */  
public interface Command {  
    /** 
     * 执行命令对应的操作 
     */  
    public void execute();  
}

 有了命令的接口,再来定义一个具体的实现,其实就是模拟现实中机箱上按钮的功能,因为我们按下的是按钮,但是按钮本身是不知道如何启动电脑的,它需要把这个命令转给主板,让主板去真正执行开机功能。示例代码如下:

/** 
 * 开机命令的实现,实现Command接口, 
 * 持有开机命令的真正实现,通过调用接收者的方法来实现命令 
 */  
public class OpenCommand implements Command{  
    /** 
     * 持有真正实现命令的接收者——主板对象 
     */  
    private MainBoardApi mainBoard = null;  
    /** 
     * 构造方法,传入主板对象 
     * @param mainBoard 主板对象 
     */  
    public OpenCommand(MainBoardApi mainBoard) {  
        this.mainBoard = mainBoard;  
    }  
  
    public void execute() {  
        //对于命令对象,根本不知道如何开机,会转调主板对象  
        //让主板去完成开机的功能  
        this.mainBoard.open();  
    }  
}

  由于客户不想直接和主板打交道,而且客户根本不知道具体的主板是什么,客户只是希望按下启动按钮,电脑就正常启动了,就这么简单。就算换了主板,客户还是一样的按下启动按钮就可以了。 
        换句话说就是:客户想要和主板完全解耦,怎么办呢? 
        这就需要在客户和主板之间建立一个中间对象了,客户发出的命令传递给这个中间对象,然后由这个中间对象去找真正的执行者——主板,来完成工作。 
        很显然,这个中间对象就是上面的命令实现对象,请注意:这个实现其实是个虚的实现,真正的实现是主板完成的,在这个虚的实现里面,是通过转调主板的功能来实现的,主板对象实例,是从外面传进来的。

(3)提供机箱 
        客户需要操作按钮,按钮是放置在机箱之上的,所以需要把机箱也定义出来,示例代码如下:

/** 
 * 机箱对象,本身有按钮,持有按钮对应的命令对象 
 */  
public class Box {  
    /** 
     * 开机命令对象 
     */  
    private Command openCommand;  
    /** 
     * 设置开机命令对象 
     * @param command 开机命令对象 
     */  
    public void setOpenCommand(Command command){  
        this.openCommand = command;  
    }  
    /** 
     * 提供给客户使用,接收并响应用户请求,相当于按钮被按下触发的方法 
     */  
    public void openButtonPressed(){  
        //按下按钮,执行命令  
        openCommand.execute();  
    }  
}

(4)客户使用按钮 
        抽象好了机箱和主板,命令对象也准备好了,客户想要使用按钮来完成开机的功能,在使用之前,客户的第一件事情就应该是把按钮和主板组装起来,形成一个完整的机器。 
        在实际生活中,是由装机工程师来完成这部分工作,这里为了测试简单,直接写在客户端开头了。机器组装好过后,客户应该把与主板连接好的按钮对象放置到机箱上,等待客户随时操作。把这个过程也用代码描述出来,示例代码如下:

public class Client {  
    public static void main(String[] args) {  
        //1:把命令和真正的实现组合起来,相当于在组装机器,  
        //把机箱上按钮的连接线插接到主板上。  
        MainBoardApi mainBoard = new GigaMainBoard();  
        OpenCommand openCommand = new OpenCommand(mainBoard);  
        //2:为机箱上的按钮设置对应的命令,让按钮知道该干什么  
        Box box = new Box();  
        box.setOpenCommand(openCommand);  
          
        //3:然后模拟按下机箱上的按钮  
        box.openButtonPressed();  
    }  
}

你可以给命令对象组装不同的主板实现类,然后再次测试,看看效果。

技嘉主板现在正在开机,请等候
接通电源......
设备检查......
装载系统......
机器正常运转起来......
机器已经正常打开,请操作

        事实上,你会发现,如果对象结构已经组装好了过后,对于真正的客户端,也就是真实的用户而言,任务就是面对机箱,按下机箱上的按钮,就可以执行开机的命令了,实际生活中也是这样的。

(5)小结
         如同前面的示例,把客户的开机请求封装成为一个OpenCommand对象,客户的开机操作就变成了执行OpenCommand对象的方法了?如果还有其它的命令对象,比如让机器重启的ResetCommand对象;那么客户按下按钮的动作,就可以用这不同的命令对象去匹配,也就是对客户进行参数化。 
        用大白话描述就是:客户按下一个按钮,到底是开机还是重启,那要看参数化配置的是哪一个具体的按钮对象,如果参数化的是开机的命令对象,那就执行开机的功能,如果参数化的是重启的命令对象,那就执行重启的功能。虽然按下的是同一个按钮,但是请求是不同的,对应执行的功能也就不同了。

参数化配置

 所谓命令模式的参数化配置,指的是:可以用不同的命令对象,去参数化配置客户的请求。 
        像前面描述的那样:客户按下一个按钮,到底是开机还是重启,那要看参数化配置的是哪一个具体的按钮对象,如果参数化的是开机的命令对象,那就执行开机的功能,如果参数化的是重启的命令对象,那就执行重启的功能。虽然按下的是同一个按钮,相当于是同一个请求,但是为请求配置不同的按钮对象,那就会执行不同的功能。 
把这个功能用代码实现出来,一起来体会一下命令模式的参数化配置。 
        (1)同样先定义主板接口吧,现在想要添加一个重启的按钮,因此主板需要添加一个方法来实现重启的功能,示例代码如下:

/** 
 * 主板的接口 
 */  
public interface MainBoardApi {  
    /** 
     * 主板具有能开机的功能 
     */  
    public void open();  
    /** 
     * 主板具有实现重启的功能 
     */  
    public void reset();  
}

接口发生了改变,实现类也得有相应的改变,由于两个主板的实现示意差不多,因此还是只示例一个,示例代码如下

/** 
 * 技嘉主板类,命令的真正实现者,在Command模式中充当Receiver 
 */  
public class GigaMainBoard implements MainBoardApi{  
    /** 
     * 真正的开机命令的实现 
     */  
    public void open(){  
        System.out.println("技嘉主板现在正在开机,请等候");  
        System.out.println("接通电源......");  
        System.out.println("设备检查......");  
        System.out.println("装载系统......");  
        System.out.println("机器正常运转起来......");  
        System.out.println("机器已经正常打开,请操作");  
    }  
    /** 
     * 真正的重新启动机器命令的实现 
     */  
    public void reset(){  
        System.out.println("技嘉主板现在正在重新启动机器,请等候");  
        System.out.println("机器已经正常打开,请操作");  
    }  
}

(2)该来定义命令和按钮了,命令接口没有任何变化,原有的开机命令的实现也没有任何变化,只是新添加了一个重启命令的实现,示例代码如下:

/** 
 * 重启机器命令的实现,实现Command接口, 
 * 持有重启机器命令的真正实现,通过调用接收者的方法来实现命令 
 */  
public class ResetCommand implements Command{  
    /** 
     * 持有真正实现命令的接收者——主板对象 
     */  
    private MainBoardApi mainBoard = null;  
    /** 
     * 构造方法,传入主板对象 
     * @param mainBoard 主板对象 
     */  
    public ResetCommand(MainBoardApi mainBoard) {  
        this.mainBoard = mainBoard;  
    }  
      
    public void execute() {  
        //对于命令对象,根本不知道如何重启机器,会转调主板对象  
        //让主板去完成重启机器的功能  
        this.mainBoard.reset();  
    }  
}

(3)持有命令的机箱也需要修改,现在不只一个命令按钮了,有两个了,所以需要在机箱类里面新添加重启的按钮,为了简单,没有做成集合。示例代码如下:

/** 
 * 机箱对象,本身有按钮,持有按钮对应的命令对象 
 */  
public class Box {  
    private Command openCommand;  
    public void setOpenCommand(Command command){  
        this.openCommand = command;  
    }  
    public void openButtonPressed(){  
        //按下按钮,执行命令  
        openCommand.execute();  
    }  
    /** 
     * 重启机器命令对象 
     */  
    private Command resetCommand;  
    /** 
     * 设置重启机器命令对象 
     * @param command  
     */  
    public void setResetCommand(Command command){  
        this.resetCommand = command;  
    }  
    /** 
     * 提供给客户使用,接收并相应用户请求,相当于重启按钮被按下触发的方法 
     */  
    public void resetButtonPressed(){  
        //按下按钮,执行命令  
        resetCommand.execute();  
    }  
}

(4)看看客户如何使用这两个按钮,示例代码如下:

public class Client {  
    public static void main(String[] args) {  
        //1:把命令和真正的实现组合起来,相当于在组装机器,  
        //把机箱上按钮的连接线插接到主板上。  
        MainBoardApi mainBoard = new GigaMainBoard();  
        //创建开机命令  
        OpenCommand openCommand = new OpenCommand(mainBoard);  
        //创建重启机器的命令  
        ResetCommand resetCommand = new ResetCommand(mainBoard);  
        //2:为机箱上的按钮设置对应的命令,让按钮知道该干什么  
        Box box = new Box();  
        //先正确配置,就是开机按钮对开机命令,重启按钮对重启命令  
        box.setOpenCommand(openCommand);  
        box.setResetCommand(resetCommand);  
          
        //3:然后模拟按下机箱上的按钮  
        System.out.println("正确配置下------------------------->");  
        System.out.println(">>>按下开机按钮:>>>");  
        box.openButtonPressed();  
        System.out.println(">>>按下重启按钮:>>>");  
        box.resetButtonPressed();  
          
        //然后来错误配置一回,反正是进行参数化配置  
        //就是开机按钮对重启命令,重启按钮对开机命令  
        box.setOpenCommand(resetCommand);  
        box.setResetCommand(openCommand);  
        //4:然后还是来模拟按下机箱上的按钮  
        System.out.println("错误配置下------------------------->");  
        System.out.println(">>>按下开机按钮:>>>");  
        box.openButtonPressed();  
        System.out.println(">>>按下重启按钮:>>>");  
        box.resetButtonPressed();  
    }  
}

运行一下看看,很有意思,结果如下:

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命令模式的优缺点

  • 更松散的耦合
        命令模式使得发起命令的对象——客户端,和具体实现命令的对象——接收者对象完全解耦,也就是说发起命令的对象,完全不知道具体实现对象是谁,也不知道如何实现。

  • 更动态的控制
        命令模式把请求封装起来,可以动态对它进行参数化、队列化和日志化等操作,从而使得系统更灵活。

  • 能很自然的复合命令
        命令模式中的命令对象,能够很容易的组合成为复合命令,就是前面讲的宏命令,从而使系统操作更简单,功能更强大。

  • 更好的扩展性
        由于发起命令的对象和具体的实现完全解耦,因此扩展新的命令就很容易,只需要实现新的命令对象,然后在装配的时候,把具体的实现对象设置到命令对象里面,然后就可以使用这个命令对象,已有的实现完全不用变化。

  • 1:命令模式的本质
            命令模式的本质:封装请求
            前面讲了,命令模式的关键就是把请求封装成为命令对象,然后就可以对这个对象进行一系列的处理了,比如上面讲到的参数化配置、可撤销操作、宏命令、队列请求、日志请求等功能处理。
    2:何时选用命令模式
            建议在如下情况中,选用命令模式:

  • 如果需要抽象出需要执行的动作,并参数化这些对象,可以选用命令模式,把这些需要执行的动作抽象成为命令,然后实现命令的参数化配置

  • 如果需要在不同的时刻指定、排列和执行请求,可以选用命令模式,把这些请求封装成为命令对象,然后实现把请求队列化

  • 如果需要支持取消操作,可以选用命令模式,通过管理命令对象,能很容易的实现命令的恢复和重做的功能

  • 如果需要支持当系统崩溃时,能把对系统的操作功能重新执行一遍,可以选用命令模式,把这些操作功能的请求封装成命令对象,然后实现日志命令,就可以在系统恢复回来后,通过日志获取命令列表,从而重新执行一遍功能

  • 在需要事务的系统中,可以选用命令模式,命令模式提供了对事务进行建模的方法,命令模式有一个别名就是Transaction。

退化的命令模式

        在领会了命令模式本质后,来思考一个命令模式退化的情况。
        前面讲到了智能命令,如果命令的实现对象超级智能,实现了命令所要求的功能,那么就不需要接收者了,既然没有了接收者,那么也就不需要组装者了。
(1)举个最简单的示例来说明
        比如现在要实现一个打印服务,由于非常简单,所以基本上就没有什么讲述,依次来看,命令接口定义如下:

public interface Command {  
    public void execute();  
}

 命令的实现示例代码如下:

public class PrintService implements Command{  
    /** 
     * 要输出的内容 
     */  
    private String str = "";  
    /** 
     * 构造方法,传入要输出的内容 
     * @param s 要输出的内容 
     */  
    public PrintService(String s){  
        str = s;  
    }  
    public void execute() {  
                                //智能的体现,自己知道怎么实现命令所要求的功能,并真的实现了相应的功能,不再转调接收者了  
        System.out.println("打印的内容为="+str);  
    }  
}

此时的Invoker示例代码如下:

public class Invoker {  
    /** 
     * 持有命令对象 
     */  
    private Command cmd = null;  
    /** 
     * 设置命令对象 
     * @param cmd 命令对象 
     */  
    public void setCmd(Command cmd){  
        this.cmd = cmd;  
    }  
    /** 
     * 开始打印 
     */  
    public void startPrint(){  
        //执行命令的功能  
        this.cmd.execute();  
    }  
}

最后看看客户端的代码,示例如下:

public class Client {  
    public static void main(String[] args) {  
        //准备要发出的命令  
        Command cmd = new PrintService("退化的命令模式示例");  
        //设置命令给持有者  
        Invoker invoker = new Invoker();  
        invoker.setCmd(cmd);      
  
        //按下按钮,真正启动执行命令  
        invoker.startPrint();  
    }  
}

测试结果如下:

打印的内容为=退化的命令模式示例

(2)继续变化
        如果此时继续变化,Invoker也开始变得智能化,在Invoker的startPrint方法里面,Invoker加入了一些实现,同时Invoker对持有命令也有意见,觉得自己是个傀儡,要求改变一下,直接在调用方法的时候传递命令对象进来,示例代码如下:

public class Invoker {  
    public void startPrint(Command cmd){      
        System.out.println("在Invoker中,输出服务前");  
        cmd.execute();  
        System.out.println("输出服务结束");  
    }  
}

看起来Invoker退化成一个方法了。
        这个时候Invoker很高兴,宣称自己是一个智能的服务,不再是一个傻傻的转调者,而是有自己功能的服务了。这个时候Invoker调用命令对象的执行方法,也不叫转调,改名叫“回调”,意思是在我Invoker需要的时候,会回调你命令对象,命令对象你就乖乖的写好实现,等我“回调”你就可以了。
        事实上这个时候的命令模式的实现,基本上就等同于Java回调机制的实现,可能有些朋友看起来感觉还不是佷像,那是因为在Java回调机制的常见实现上,经常没有单独的接口实现类,而是采用匿名内部类的方式来实现的。

(3)再进一步
        把单独实现命令接口的类改成用匿名内部类实现,这个时候就只剩下命令的接口、Invoker类,还有客户端了。
        为了使用匿名内部类,还要设置要输出的值,对命令接口做点小改动,增加一个设置输出值的方法,示例代码如下:

public interface Command {  
    public void execute();  
    /** 
     * 设置要输出的内容 
     * @param s 要输出的内容 
     */  
    public void setStr(String s);  
}

此时Invoker就是上面那个,而客户端会有些改变,客户端的示例代码如下:

public class Client {  
    public static void main(String[] args) {  
        //准备要发出的命令,没有具体实现类了  
                    //匿名内部类来实现命令   
        Command cmd = new Command(){  
            private String str = "";  
            public void setStr(String s){  
                str = s;  
            }  
            public void execute() {  
                System.out.println("打印的内容为="+str);  
            }  
        };  
        cmd.setStr("退化的命令模式类似于Java回调的示例");        
        //这个时候的Invoker或许该称为服务了  
        Invoker invoker = new Invoker();  
        //按下按钮,真正启动执行命令  
        invoker.startPrint(cmd);  
    }  
}

运行测试一下,结果如下:

在Invoker中,输出服务前  
打印的内容为=退化的命令模式类似于Java回调的示例  
输出服务结束

(4)现在是不是看出来了,这个时候的命令模式的实现,基本上就等同于Java回调机制的实现。这也是很多人大谈特谈命令模式可以实现Java回调的意思。
        当然更狠的是连Invoker也不要了,直接把那个方法搬到Client中,那样测试起来就更方便了。在实际开发中,应用命令模式来实现回调机制的时候,Invoker通常还是有的,但可以智能化实现,更准确的说Invoker充当客户调用的服务实现,而回调的方法只是实现服务功能中的一个或者几个步骤。

 相关模式

  • 命令模式和组合模式
        这两个模式可以组合使用。
        在命令模式中,实现宏命令的功能,就可以使用组合模式来实现。前面的示例并没有按照组合模式来做,那是为了保持示例的简单,还有突出命令模式的实现,这点请注意。

  • 命令模式和备忘录模式
        这两个模式可以组合使用。
        在命令模式中,实现可撤销操作功能时,前面讲了有两种实现方式,其中有一种就是保存命令执行前的状态,撤销的时候就把状态恢复回去。如果采用这种方式实现,就可以考虑使用备忘录模式。
        如果状态存储在命令对象里面,那么还可以使用原型模式,把命令对象当作原型来克隆一个新的对象,然后把克隆出来的对象通过备忘录模式存放。

  • 命令模式和模板方法模式
        这两个模式从某种意义上有相似的功能,命令模式可以作为模板方法的一种替代模式,也就是说命令模式可以模仿实现模板方法模式的功能。
        如同前面讲述的退化的命令模式可以实现Java的回调,而Invoker智能化后向服务进化,如果Invoker的方法就是一个算法骨架,其中有两步在这个骨架里面没有具体实现,需要外部来实现,这个时候就可以通过回调命令接口来实现。
        而类似的功能在模板方法里面,一个算法骨架,其中有两步在这个骨架里面没有具体实现,是先调用抽象方法,然后等待子类来实现。
        可以看出虽然实现方式不一样,但是可以实现相同的功能。

转载至:http://sishuok.com/forum/blogPost/list/97.html

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本文出自 “ciyo技术分享” 博客,请务必保留此出处http://ciyorecord.blog.51cto.com/6010867/1945508

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