JAVA设计模式之命令模式

在阎宏博士的《JAVA与模式》一书中开头是这样描述命令（Command）模式的：

　　命令模式属于对象的行为模式。命令模式又称为行动(Action)模式或交易(Transaction)模式。

　　命令模式把一个请求或者操作封装到一个对象中。命令模式允许系统使用不同的请求把客户端参数化，对请求排队或者记录请求日志，可以提供命令的撤销和恢复功能。

命令模式的结构

　　命令模式是对命令的封装。命令模式把发出命令的责任和执行命令的责任分割开，委派给不同的对象。

　　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。

　　命令允许请求的一方和接收请求的一方能够独立演化，从而具有以下的优点：

　　（1）命令模式使新的命令很容易地被加入到系统里。

　　（2）允许接收请求的一方决定是否要否决请求。

　　（3）能较容易地设计一个命令队列。

　　（4）可以容易地实现对请求的撤销和恢复。

　　（5）在需要的情况下，可以较容易地将命令记入日志。

　　下面以一个示意性的系统，说明命令模式的结构。

　　命令模式涉及到五个角色，它们分别是：

　　●　　客户端(Client)角色：创建一个具体命令(ConcreteCommand)对象并确定其接收者。

　　●　　命令(Command)角色：声明了一个给所有具体命令类的抽象接口。

　　●　　具体命令(ConcreteCommand)角色：定义一个接收者和行为之间的弱耦合；实现execute()方法，负责调用接收者的相应操作。execute()方法通常叫做执行方法。

　　●　　请求者(Invoker)角色：负责调用命令对象执行请求，相关的方法叫做行动方法。

　　●　　接收者(Receiver)角色：负责具体实施和执行一个请求。任何一个类都可以成为接收者，实施和执行请求的方法叫做行动方法。

源代码

　　接收者角色类

public class Receiver {
    /**
     * 真正执行命令相应的操作
     */
    public void action(){
        System.out.println("执行操作");
    }
}

　　抽象命令角色类

public interface Command {
    /**
     * 执行方法
     */
    void execute();
}

　　具体命令角色类

public class ConcreteCommand implements Command {
    //持有相应的接收者对象
    private Receiver receiver = null;
    /**
     * 构造方法
     */
    public ConcreteCommand(Receiver receiver){
        this.receiver = receiver;
    }
    @Override
    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();
    }

}

　　请求者角色类

public class Invoker {
    /**
     * 持有命令对象
     */
    private Command command = null;
    /**
     * 构造方法
     */
    public Invoker(Command command){
        this.command = command;
    }
    /**
     * 行动方法
     */
    public void action(){
        
        command.execute();
    }
}

　　客户端角色类

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //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);
        //创建请求者，把命令对象设置进去
        Invoker invoker = new Invoker(command);
        //执行方法
        invoker.action();
    }

}

 

AudioPlayer系统

　　小女孩茱丽(Julia)有一个盒式录音机，此录音机有播音(Play)、倒带(Rewind)和停止(Stop)功能，录音机的键盘便是请求者(Invoker)角色；茱丽(Julia)是客户端角色，而录音机便是接收者角色。Command类扮演抽象命令角色，而PlayCommand、StopCommand和RewindCommand便是具体命令类。茱丽(Julia)不需要知道播音(play)、倒带(rewind)和停止(stop)功能是怎么具体执行的，这些命令执行的细节全都由键盘(Keypad)具体实施。茱丽(Julia)只需要在键盘上按下相应的键便可以了。

　　录音机是典型的命令模式。录音机按键把客户端与录音机的操作细节分割开来。

　　

　　源代码

　　接收者角色，由录音机类扮演

public class AudioPlayer {
    
    public void play(){
        System.out.println("播放...");
    }
    
    public void rewind(){
        System.out.println("倒带...");
    }
    
    public void stop(){
        System.out.println("停止...");
    }
}

　　抽象命令角色类

public interface Command {
    /**
     * 执行方法
     */
    public void execute();
}

　　具体命令角色类

public class PlayCommand implements Command {

    private AudioPlayer myAudio;
    
    public PlayCommand(AudioPlayer audioPlayer){
        myAudio = audioPlayer;
    }
    /**
     * 执行方法
     */
    @Override
    public void execute() {
        myAudio.play();
    }

}

public class RewindCommand implements Command {

    private AudioPlayer myAudio;
    
    public RewindCommand(AudioPlayer audioPlayer){
        myAudio = audioPlayer;
    }
    @Override
    public void execute() {
        myAudio.rewind();
    }

}

public class StopCommand implements Command {
    private AudioPlayer myAudio;
    
    public StopCommand(AudioPlayer audioPlayer){
        myAudio = audioPlayer;
    }
    @Override
    public void execute() {
        myAudio.stop();
    }

}

　　请求者角色，由键盘类扮演

public class Keypad {
    private Command playCommand;
    private Command rewindCommand;
    private Command stopCommand;
    
    public void setPlayCommand(Command playCommand) {
        this.playCommand = playCommand;
    }
    public void setRewindCommand(Command rewindCommand) {
        this.rewindCommand = rewindCommand;
    }
    public void setStopCommand(Command stopCommand) {
        this.stopCommand = stopCommand;
    }
    /**
     * 执行播放方法
     */
    public void play(){
        playCommand.execute();
    }
    /**
     * 执行倒带方法
     */
    public void rewind(){
        rewindCommand.execute();
    }
    /**
     * 执行播放方法
     */
    public void stop(){
        stopCommand.execute();
    }
}

　　客户端角色，由茱丽小女孩扮演

public class Julia {
    public static void main(String[]args){
        //创建接收者对象
        AudioPlayer audioPlayer = new AudioPlayer();
        //创建命令对象
        Command playCommand = new PlayCommand(audioPlayer);
        Command rewindCommand = new RewindCommand(audioPlayer);
        Command stopCommand = new StopCommand(audioPlayer);
        //创建请求者对象
        Keypad keypad = new Keypad();
        keypad.setPlayCommand(playCommand);
        keypad.setRewindCommand(rewindCommand);
        keypad.setStopCommand(stopCommand);
        //测试
        keypad.play();
        keypad.rewind();
        keypad.stop();
        keypad.play();
        keypad.stop();
    }
}

运行结果如下：

宏命令

　　所谓宏命令简单点说就是包含多个命令的命令，是一个命令的组合。

　　设想茱丽的录音机有一个记录功能，可以把一个一个的命令记录下来，再在任何需要的时候重新把这些记录下来的命令一次性执行，这就是所谓的宏命令集功能。因此，茱丽的录音机系统现在有四个键，分别为播音、倒带、停止和宏命令功能。此时系统的设计与前面的设计相比有所增强，主要体现在Julia类现在有了一个新方法，用以操作宏命令键。

　　源代码

　　系统需要一个代表宏命令的接口，以定义出具体宏命令所需要的接口。

public interface MacroCommand extends Command {
    /**
     * 宏命令聚集的管理方法
     * 可以添加一个成员命令
     */
    public void add(Command cmd);
    /**
     * 宏命令聚集的管理方法
     * 可以删除一个成员命令
     */
    public void remove(Command cmd);
}

　　具体的宏命令MacroAudioCommand类负责把个别的命令合成宏命令。

public class MacroAudioCommand implements MacroCommand {
    
    private List<Command> commandList = new ArrayList<Command>();
    /**
     * 宏命令聚集管理方法
     */
    @Override
    public void add(Command cmd) {
        commandList.add(cmd);
    }
    /**
     * 宏命令聚集管理方法
     */
    @Override
    public void remove(Command cmd) {
        commandList.remove(cmd);
    }
    /**
     * 执行方法
     */
    @Override
    public void execute() {
        for(Command cmd : commandList){
            cmd.execute();
        }
    }

}

　　客户端类Julia

public class Julia {
    
    public static void main(String[]args){
        //创建接收者对象
        AudioPlayer audioPlayer = new AudioPlayer();
        //创建命令对象
        Command playCommand = new PlayCommand(audioPlayer);
        Command rewindCommand = new RewindCommand(audioPlayer);
        Command stopCommand = new StopCommand(audioPlayer);
        
        MacroCommand marco = new MacroAudioCommand();
        
        marco.add(playCommand);
        marco.add(rewindCommand);
        marco.add(stopCommand);
        marco.execute();
    }
}

　　运行结果如下：

 

命令模式的优点

　　●　　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，可以动态地对它进行参数化、队列化和日志化等操作，从而使得系统更灵活。

　　●　　很自然的复合命令

　　命令模式中的命令对象能够很容易地组合成复合命令，也就是宏命令，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中，然后就可以使用这个命令对象，已有的实现完全不用变化。