设计模式-命令模式

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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。

GitHub地址： https://github.com/UniqueDong/zero-design-stu 中的 headfirst 包下代码。

概述

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。

角色

• 客户端(Client)角色： 创建一个 ConcreteCommand，并设置其接受者。

• 命令(Command)角色： 为所有的命令申明一个接口。调用命令对象的 execute 方法就可以让接受者执行相关的动作，同事接口还具备一个 undo() 撤回方法。

• 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。调用者只需要调用 execute 方法就可以发出请求，然后由 ConcreteCommand 调用接受者的一个或者多个动作。

• 调用者(Invoker)角色： 调用者持有一个命令对象，提供一个触发方法调用命令对象的 execute 方法，将命令执行。

• 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。

执行流程

1. 客户端创建一个命令对象。

2. 客户端在调用者对象上调用 setCommand 方法。

3. 在未来合适的时间点，调用者调用命令对象的 execute 方法。

4. 命令通过调用者委托到对应的接受者执行。完成任务。

场景模拟

一个全能遥控器 6个可编程插槽（每个可以指定一个不同的家电装置），用来控制家电（电视、空调、冰箱、音响）。每个插槽有对应的 [开] 和 [关] 按钮。同时还具备一个整体一键撤回按钮。撤回需求是这样的，比如电灯是关的，然后按下开启按钮电灯就开了。现在假如按下撤销按钮，那么上一个动作将会翻转。在这里，电灯将会关闭。

插槽连接对应的家电，开关是对应的指令。每个家电对应两个指令，分别是 【开】和【关】按键。

许多家电都有 on() 和 off() 方法，除此之外还有一些 setVolumn()、setTV()、setTemperature() 方法。 我们总不能 写 if slot1 == Light then light.on()。

代码实现

命令接受者角色

首先我们拥有很多家电。他们其实就是不同命令的接受者执行。

• 灯

1. package com.zero.headfirst.command.receiver;

2. public class Light {

3. public void on() {

4. System.out.println("打开电灯。");

5. }

6. public void off() {

7. System.out.println("关灯。");

8. }

9. }

• 音响

1. package com.zero.headfirst.command.receiver;

2. public class Stereo {

3. public void on() {

4. System.out.println("打开音响");

5. }

6. public void off() {

7. System.out.println("关闭音响");

8. }

9. public void setCD() {

10. System.out.println("放入CD");

11. }

12. public void setVolume() {

13. System.out.println("音响音量设置为20");

14. }

15. }

命令角色

首先让所有的命令对象实现该接口，分别有命令执行与撤回

1. package com.zero.headfirst.command;

2. /**

3. * 命令(Command)角色

4. */

5. public interface Command {

6. /**

7. * 命令执行

8. */

9. void execute();

10. /**

11. * 命令撤销

12. */

13. void undo();

14. }

具体命令角色

• 定义开灯命令，实现 execute 。持有 命令接受者 灯的引用，从而当调用者调用 execute 将委托给对应的 灯执行开灯操作。

1. package com.zero.headfirst.command.impl;

2. import com.zero.headfirst.command.Command;

3. import com.zero.headfirst.command.receiver.Light;

4. public class LightOnCommand implements Command {

5. /**

6. * 持有接受者实例，以便当命令execute执行的时候由接受者执行开灯

7. */

8. private Light light;

9. @Override

10. public void execute() {

11. light.on();

12. }

13. @Override

14. public void undo() {

15. light.off();

16. }

17. /**

18. * 设置命令的接受者

19. * @param light

20. */

21. public void setLight(Light light) {

22. this.light = light;

23. }

24. }

• 定义关灯命令

1. package com.zero.headfirst.command.impl;

2. import com.zero.headfirst.command.Command;

3. import com.zero.headfirst.command.receiver.Light;

4. public class LightOffCommand implements Command {

5. /**

6. * 持有接受者实例，以便当命令execute执行的时候由接受者执行

7. */

8. private Light light;

9. @Override

10. public void execute() {

11. light.off();

12. }

13. @Override

14. public void undo() {

15. light.on();

16. }

17. public void setLight(Light light) {

18. this.light = light;

19. }

20. }

• 定义打开音响命令

1. package com.zero.headfirst.command.impl;

2. import com.zero.headfirst.command.Command;

3. import com.zero.headfirst.command.receiver.Stereo;

4. /**

5. * 音响开指令

6. */

7. public class StereoOnCommand implements Command {

8. private Stereo stereo;

9. @Override

10. public void execute() {

11. stereo.on();

12. stereo.setCD();

13. stereo.setVolume();

14. }

15. @Override

16. public void undo() {

17. stereo.off();

18. }

19. public void setStereo(Stereo stereo) {

20. this.stereo = stereo;

21. }

22. }

• 定义关闭音响命令

1. package com.zero.headfirst.command.impl;

2. import com.zero.headfirst.command.Command;

3. import com.zero.headfirst.command.receiver.Stereo;

4. public class StereoOffCommand implements Command {

5. private Stereo stereo;

6. public void setStereo(Stereo stereo) {

7. this.stereo = stereo;

8. }

9. @Override

10. public void execute() {

11. stereo.off();

12. }

13. @Override

14. public void undo() {

15. stereo.on();

16. stereo.setCD();

17. stereo.setVolume();

18. }

19. }

剩下的打开电视机、关闭电视机、打开空调、关闭空调的就不一一写了。都是一样的模板套路。具体代码可以查阅 GitHub地址： https://github.com/UniqueDong/zero-design-stu 中的 headfirst 包下代码。

调用者角色

其实就是我们的遥控器。

1. package com.zero.headfirst.command;

2. import com.zero.headfirst.command.impl.NoCommand;

3. import java.util.Arrays;

4. /**

5. * 调用者：遥控器

6. */

7. public class RemoteControl {

8. /**

9. * 一共4个家电插槽，每个插槽有 开与关命令。

10. */

11. private Command[] onCommands;

12. private Command[] offCommands;

13. //用来保存前一个命令，用来实现撤销功能

14. private Command undoCommand;

15. /**

16. * 通过构造器初始化开关数组

17. */

18. public RemoteControl() {

19. onCommands = new Command[4];

20. offCommands = new Command[4];

21. //初始化所有插槽为空指令

22. Command noCommand = new NoCommand();

23. for (int i = 0; i < 4; i++) {

24. onCommands[i] = noCommand;

25. offCommands[i] = noCommand;

26. }

27. //一开始没有所谓的前一个命令，所以默认无指令

28. undoCommand = noCommand;

29. }

30. /**

31. * 设置指定插槽对应的按钮指令

32. * @param slot 插槽位置

33. * @param onCommand 开指令

34. * @param offCaommand 关指令

35. */

36. public void setCommand(int slot,Command onCommand, Command offCaommand) {

37. onCommands[slot] = onCommand;

38. offCommands[slot] = offCaommand;

39. }

40. /**

41. * 模拟按下指定插槽对应的【开】按键

42. */

43. public void pressOnButton(int slot) {

44. onCommands[slot].execute();

45. //将当前指令记录下来，用于在撤销的时候能执行命令对应的 undo 方法从而实现撤销功能

46. undoCommand = onCommands[slot];

47. }

48. /**

49. * 模拟按下指定插槽对应的【关】按键

50. */

51. public void pressOffButton(int slot) {

52. offCommands[slot].execute();

53. undoCommand = offCommands[slot];

54. }

55. /**

56. * 撤销功能

57. */

58. public void pressUndoButton() {

59. undoCommand.undo();

60. }

61. @Override

62. public String toString() {

63. return "RemoteControl{" +

64. "onCommands=" + Arrays.toString(onCommands) +

65. ", offCommands=" + Arrays.toString(offCommands) +

66. '}';

67. }

68. }

客户端角色

获取遥控器，并且拿到灯、空调等命令接受者。分别创建对应的 【开】，【关】指令。 链接到对应的插槽。当按下按钮的时候触发指定的指令。

1. package com.zero.headfirst.command;

2. import com.zero.headfirst.command.impl.*;

3. import com.zero.headfirst.command.receiver.AirConditioning;

4. import com.zero.headfirst.command.receiver.Light;

5. import com.zero.headfirst.command.receiver.Stereo;

6. import com.zero.headfirst.command.receiver.TV;

7. /**

8. * 客户端角色

9. */

10. public class CommandClient {

11. public static void main(String[] args) {

12. //创建一个遥控器-调用者角色

13. RemoteControl remoteControl = new RemoteControl();

14. //1. 创建电灯-接受者角色

15. Light light = new Light();

16. //创建开灯、关灯命令-命令具体角色

17. LightOnCommand lightOnCommand = new LightOnCommand();

18. lightOnCommand.setLight(light);

19. LightOffCommand lightOffCommand = new LightOffCommand();

20. lightOffCommand.setLight(light);

21. //调用者设置电灯插槽以及对应的开关按键指令-调用者角色

22. remoteControl.setCommand(0, lightOnCommand, lightOffCommand);

23. // 2. 设置音响插槽与对应按键指令

24. Stereo stereo = new Stereo();

25. StereoOnCommand stereoOnCommand = new StereoOnCommand();

26. stereoOnCommand.setStereo(stereo);

27. StereoOffCommand stereoOffCommand = new StereoOffCommand();

28. stereoOffCommand.setStereo(stereo);

29. remoteControl.setCommand(1, stereoOnCommand, stereoOffCommand);

30. //3. 空调

31. AirConditioning airConditioning = new AirConditioning();

32. AirConditioningOnCommand airConditioningOnCommand = new AirConditioningOnCommand();

33. airConditioningOnCommand.setAirConditioning(airConditioning);

34. AirConditioningOffCommand airConditioningOffCommand = new AirConditioningOffCommand();

35. airConditioningOffCommand.setAirConditioning(airConditioning);

36. remoteControl.setCommand(2, airConditioningOnCommand, airConditioningOffCommand);

37. //4. 电视

38. TV tv = new TV();

39. TVOnCommand tvOnCommand = new TVOnCommand();

40. tvOnCommand.setTv(tv);

41. TVOffCommand tvOffCommand = new TVOffCommand();

42. tvOffCommand.setTv(tv);

43. remoteControl.setCommand(3, tvOnCommand, tvOffCommand);

44. //模拟按键

45. System.out.println("-------码农回家了，使用遥控开启电灯、音响、空调、电视----");

46. remoteControl.pressOnButton(0);

47. remoteControl.pressOnButton(1);

48. remoteControl.pressOnButton(2);

49. remoteControl.pressOnButton(3);

50. System.out.println("------码农睡觉了，使用遥控关闭电灯、音响、电视。不关空调--------");

51. remoteControl.pressOffButton(0);

52. remoteControl.pressOffButton(1);

53. remoteControl.pressOffButton(3);

54. System.out.println("----撤销测试，先打开电灯。再关闭电灯。然后按撤销----");

55. remoteControl.pressOnButton(0);

56. remoteControl.pressOffButton(0);

57. //一键撤销

58. remoteControl.pressUndoButton();

59. }

60. }

测试结果

1. -------码农回家了，使用遥控开启电灯、音响、空调、电视----

2. 打开电灯。

3. 打开音响

4. 放入CD

5. 音响音量设置为20

6. 打开空调

7. 空调温度设置28°

8. 打开电视

9. 设置频道为宇宙电视台

10. 电视音量设置为20

11. ------码农睡觉了，使用遥控关闭电灯、音响、电视。不关空调--------

12. 关灯。

13. 关闭音响

14. 关闭电视

15. ----撤销测试，先打开电灯。再关闭电灯。然后按撤销----

16. 打开电灯。

17. 关灯。

18. 打开电灯。

总结

使用场景：

1. 工作队列：在某一端添加指令，只要是实现命令模式的对象都可以放到队列里。另外一端是线程。线程进项下面的工作：从队列取出一个命令，然后调用execute 方法，调用完后将该命令丢弃，再继续取下一个命令。

2. 线程池。

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