本篇文章介紹一種設(shè)計(jì)模式——命令模式。本篇文章內(nèi)容參考《JAVA與模式》之命令模式。
一、命令模式的概念
命令模式屬于對(duì)象的行為模式。命令模式又稱為行動(dòng)(Action)模式或交易(Transaction)模式。
命令模式把一個(gè)請(qǐng)求或者操作封裝到一個(gè)對(duì)象中。命令模式允許系統(tǒng)使用不同的請(qǐng)求把客戶端參數(shù)化，具有請(qǐng)求排隊(duì)或者記錄請(qǐng)求日志，提供命令的撤銷和恢復(fù)的功能。
命令模式可以將請(qǐng)求發(fā)送者和接收者完全解耦，發(fā)送者與接收者之間沒有直接引用關(guān)系，發(fā)送請(qǐng)求的對(duì)象只需要知道如何發(fā)送請(qǐng)求，而不必知道如何完成請(qǐng)求。
二、命令模式的結(jié)構(gòu)
命令模式是對(duì)命令的封裝。命令模式把發(fā)出命令的責(zé)任和執(zhí)行命令的責(zé)任分割開，委派給不同的對(duì)象。
每一個(gè)命令都是一個(gè)操作：請(qǐng)求的一方發(fā)出請(qǐng)求要求執(zhí)行一個(gè)操作；接收的一方收到請(qǐng)求，并執(zhí)行操作。命令模式允許請(qǐng)求的一方和接收的一方獨(dú)立開來，使得請(qǐng)求的一方不必知道接收請(qǐng)求的一方的接口，更不必知道請(qǐng)求是怎么被接收，以及操作是否被執(zhí)行、何時(shí)被執(zhí)行，以及是怎么被執(zhí)行的。
下面以一個(gè)示意性的系統(tǒng)，說明命令模式的結(jié)構(gòu)。
命令模式涉及到五個(gè)角色，它們分別是：
● 客戶端(Client)角色：創(chuàng)建請(qǐng)求者，接收者以及命令對(duì)象，執(zhí)行具體邏輯。
● 命令(Command)角色：聲明了一個(gè)給所有具體命令類的抽象接口。
● 具體命令(ConcreteCommand)角色：定義一個(gè)接收者和行為之間的弱耦合；實(shí)現(xiàn)execute()方法，負(fù)責(zé)調(diào)用接收者的相應(yīng)操作。execute()方法通常叫做執(zhí)行方法。
● 請(qǐng)求者(Invoker)角色：負(fù)責(zé)調(diào)用命令對(duì)象執(zhí)行請(qǐng)求，相關(guān)的方法叫做行動(dòng)方法。
● 接收者(Receiver)角色：負(fù)責(zé)具體實(shí)施和執(zhí)行一個(gè)請(qǐng)求。任何一個(gè)類都可以成為接收者，實(shí)施和執(zhí)行請(qǐng)求的方法叫做行動(dòng)方法。
時(shí)序圖
接收者角色類
public class Receiver {
/**
* 真正執(zhí)行命令相應(yīng)的操作
*/
public void action(){
System.out.println("執(zhí)行操作");
}
}
抽象命令角色類
public interface Command {
/**
* 執(zhí)行方法
*/
void execute();
}
具體命令角色類
public class ConcreteCommand implements Command {
//持有相應(yīng)的接收者對(duì)象
private Receiver receiver = null;
/**
* 構(gòu)造方法
*/
public ConcreteCommand(Receiver receiver){
this.receiver = receiver;
}
@Override
public void execute() {
//通常會(huì)轉(zhuǎn)調(diào)接收者對(duì)象的相應(yīng)方法，讓接收者來真正執(zhí)行功能
receiver.action();
}
}
請(qǐng)求者角色類
public class Invoker {
/**
* 持有命令對(duì)象
*/
private Command command = null;
/**
* 構(gòu)造方法
*/
public Invoker(Command command){
this.command = command;
}
/**
* 行動(dòng)方法
*/
public void action(){
command.execute();
}
}
客戶端角色類
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//創(chuàng)建接收者
Receiver receiver = new Receiver();
//創(chuàng)建命令對(duì)象，設(shè)定它的接收者
Command command = new ConcreteCommand(receiver);
//創(chuàng)建請(qǐng)求者，把命令對(duì)象設(shè)置進(jìn)去
Invoker invoker = new Invoker(command);
//執(zhí)行方法
invoker.action();
}
}
三、命令模式的具體實(shí)例
AudioPlayer系統(tǒng)
小女孩茱麗(Julia)有一個(gè)盒式錄音機(jī)，此錄音機(jī)有播音(Play)、倒帶(Rewind)和停止(Stop)功能，錄音機(jī)的鍵盤便是請(qǐng)求者(Invoker)角色；茱麗(Julia)是客戶端角色，而錄音機(jī)便是接收者角色。Command類扮演抽象命令角色，而PlayCommand、StopCommand和RewindCommand便是具體命令類。茱麗(Julia)不需要知道播音(play)、倒帶(rewind)和停止(stop)功能是怎么具體執(zhí)行的，這些命令執(zhí)行的細(xì)節(jié)全都由鍵盤(Keypad)具體實(shí)施。茱麗(Julia)只需要在鍵盤上按下相應(yīng)的鍵便可以了。
錄音機(jī)是典型的命令模式。錄音機(jī)按鍵把客戶端與錄音機(jī)的操作細(xì)節(jié)分割開來。
接收者角色，由錄音機(jī)類扮演
public class AudioPlayer {
public void play(){
System.out.println("播放...");
}
public void rewind(){
System.out.println("倒帶...");
}
public void stop(){
System.out.println("停止...");
}
}
抽象命令角色類
public interface Command {
/**
* 執(zhí)行方法
*/
public void execute();
}
具體命令角色類
public class PlayCommand implements Command {
private AudioPlayer myAudio;
public PlayCommand(AudioPlayer audioPlayer){
myAudio = audioPlayer;
}
/**
* 執(zhí)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();
}
}
請(qǐng)求者角色，由鍵盤類扮演
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;
}
/**
* 執(zhí)行播放方法
*/
public void play(){
playCommand.execute();
}
/**
* 執(zhí)行倒帶方法
*/
public void rewind(){
rewindCommand.execute();
}
/**
* 執(zhí)行播放方法
*/
public void stop(){
stopCommand.execute();
}
}
客戶端角色，由茱麗小女孩扮演
public class Julia {
public static void main(String[]args){
//創(chuàng)建接收者對(duì)象
AudioPlayer audioPlayer = new AudioPlayer();
//創(chuàng)建命令對(duì)象
Command playCommand = new PlayCommand(audioPlayer);
Command rewindCommand = new RewindCommand(audioPlayer);
Command stopCommand = new StopCommand(audioPlayer);
//創(chuàng)建請(qǐng)求者對(duì)象
Keypad keypad = new Keypad();
keypad.setPlayCommand(playCommand);
keypad.setRewindCommand(rewindCommand);
keypad.setStopCommand(stopCommand);
//測(cè)試
keypad.play();
keypad.rewind();
keypad.stop();
keypad.play();
keypad.stop();
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
四、宏命令
宏命令
所謂宏命令簡(jiǎn)單點(diǎn)說就是包含多個(gè)命令的命令，是一個(gè)命令的組合。
設(shè)想茱麗的錄音機(jī)有一個(gè)記錄功能，可以把一個(gè)一個(gè)的命令記錄下來，再在任何需要的時(shí)候重新把這些記錄下來的命令一次性執(zhí)行，這就是所謂的宏命令集功能。因此，茱麗的錄音機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)在有四個(gè)鍵，分別為播音、倒帶、停止和宏命令功能。此時(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與前面的設(shè)計(jì)相比有所增強(qiáng)，主要體現(xiàn)在Julia類現(xiàn)在有了一個(gè)新方法，用以操作宏命令鍵。
系統(tǒng)需要一個(gè)代表宏命令的接口，以定義出具體宏命令所需要的接口。
public interface MacroCommand extends Command {
/**
* 宏命令聚集的管理方法
* 可以添加一個(gè)成員命令
*/
public void add(Command cmd);
/**
* 宏命令聚集的管理方法
* 可以刪除一個(gè)成員命令
*/
public void remove(Command cmd);
}
具體的宏命令MacroAudioCommand類負(fù)責(zé)把個(gè)別的命令合成宏命令。
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);
}
/**
* 執(zhí)行方法
*/
@Override
public void execute() {
for(Command cmd : commandList){
cmd.execute();
}
}
}
客戶端類Julia
public class Julia {
public static void main(String[]args){
//創(chuàng)建接收者對(duì)象
AudioPlayer audioPlayer = new AudioPlayer();
//創(chuàng)建命令對(duì)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();
}
}
這樣執(zhí)行MacroCommand 的execute()方法就會(huì)一次性執(zhí)行多條命令。
五、命令模式的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
● 更松散的耦合
命令模式使得發(fā)起命令的對(duì)象，和具體實(shí)現(xiàn)命令的對(duì)象完全解耦，也就是說發(fā)起命令的對(duì)象完全不知道具體實(shí)現(xiàn)對(duì)象是誰，也不知道如何實(shí)現(xiàn)。
● 更動(dòng)態(tài)的控制
命令模式把請(qǐng)求封裝起來，可以動(dòng)態(tài)地對(duì)它進(jìn)行參數(shù)化、隊(duì)列化和日志化等操作，從而使得系統(tǒng)更靈活。
● 很自然的復(fù)合命令
命令模式中的命令對(duì)象能夠很容易地組合成復(fù)合命令，也就是宏命令，從而使系統(tǒng)操作更簡(jiǎn)單，功能更強(qiáng)大。
● 更好的擴(kuò)展性
由于發(fā)起命令的對(duì)象和具體的實(shí)現(xiàn)完全解耦，因此擴(kuò)展新的命令就很容易，只需要實(shí)現(xiàn)新的命令對(duì)象，然后在裝配的時(shí)候，把具體的實(shí)現(xiàn)對(duì)象設(shè)置到命令對(duì)象中，然后就可以使用這個(gè)命令對(duì)象，已有的實(shí)現(xiàn)完全不用變化。
缺點(diǎn)
使用命令模式可能會(huì)導(dǎo)致某些系統(tǒng)有過多的具體命令類。因?yàn)獒槍?duì)每一個(gè)命令都需要設(shè)計(jì)一個(gè)具體命令類，因此某些系統(tǒng)可能需要大量具體命令類，這將影響命令模式的使用。
