前言
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。
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。
组成结构
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
时序图：
命令模式案例
我们将看一个现实生活中可以实现命令模式的场景。假设我们要为File System程序提供打开，写入和关闭文件的方法。该文件系统程序应支持多种操作系统，例如Windows和Unix。
要实现我们的文件系统实用程序，首先，我们需要创建实际将完成所有工作的接收器类。
我们需要定义FileSystemReceiver接口及其实现类，以用于不同操作系统的风格，例如Windows，Unix，Solaris等
接收器类
package com.mushuwei.design.command;
public interface FileSystemReceiver {
void openFile();
void writeFile();
void closeFile();
}
FileSystemReceiver接口定义通用类。为简单起见，我创建了两种类型的接收器类以与Unix和Windows系统一起使用。
package com.mushuwei.design.command;
public class UnixFileSystemReceiver implements FileSystemReceiver {
@Override
public void openFile() {
System.out.println("Opening file in unix OS");
}
@Override
public void writeFile() {
System.out.println("Writing file in unix OS");
}
@Override
public void closeFile() {
System.out.println("Closing file in unix OS");
}
}
package com.mushuwei.design.command;
public class WindowsFileSystemReceiver implements FileSystemReceiver {
@Override
public void openFile() {
System.out.println("Opening file in Windows OS");
}
@Override
public void writeFile() {
System.out.println("Writing file in Windows OS");
}
@Override
public void closeFile() {
System.out.println("Closing file in Windows OS");
}
}
命令接口和实现
我们可以使用接口或实现类来创建基本Command,取决于您的设计。
package com.journaldev.design.command;
public interface Command {
void execute();
}
现在，我们需要为接收器执行的所有不同类型的动作创建实现。由于我们有三个动作，因此我们将创建三个Command实现。每个Command实现都会将请求转发到适当的接收方方法。
package com.journaldev.design.command;
public class OpenFileCommand implements Command {
private FileSystemReceiver fileSystem;
public OpenFileCommand(FileSystemReceiver fs){
this.fileSystem=fs;
}
@Override
public void execute() {
//open command is forwarding request to openFile method
this.fileSystem.openFile();
}
}
package com.journaldev.design.command;
public class CloseFileCommand implements Command {
private FileSystemReceiver fileSystem;
public CloseFileCommand(FileSystemReceiver fs){
this.fileSystem=fs;
}
@Override
public void execute() {
this.fileSystem.closeFile();
}
}
package com.journaldev.design.command;
public class WriteFileCommand implements Command {
private FileSystemReceiver fileSystem;
public WriteFileCommand(FileSystemReceiver fs){
this.fileSystem=fs;
}
@Override
public void execute() {
this.fileSystem.writeFile();
}
}
现在我们已经准备好接收器和命令实现，因此可以开始实现调用程序类了。
调用者类
Invoker是一个简单的类，它封装Command，并将请求传递给Command对象以对其进行处理。
package com.journaldev.design.command;
public class FileInvoker {
public Command command;
public FileInvoker(Command c){
this.command=c;
}
public void execute(){
this.command.execute();
}
}
我们的文件系统程序实现已准备就绪，我们可以继续编写简单的命令模式客户端程序。但在此之前，我将提供一种程序方法来创建适当的FileSystemReceiver对象。
因为我们可以使用System类来获取操作系统信息，我们将使用此类，当然我们也可以使用Factory模式来基于输入返回适当的类型。
package com.journaldev.design.command;
public class FileSystemReceiverUtil {
public static FileSystemReceiver getUnderlyingFileSystem(){
String osName = System.getProperty("os.name");
System.out.println("Underlying OS is:"+osName);
if(osName.contains("Windows")){
return new WindowsFileSystemReceiver();
}else{
return new UnixFileSystemReceiver();
}
}
}
现在我们开始为文件系统程序结合命令模式来创建客户端程序了。
package com.journaldev.design.command;
public class FileSystemClient {
public static void main(String[] args) {
//创建接收器类
FileSystemReceiver fs = FileSystemReceiverUtil.getUnderlyingFileSystem();
//创建命令并和接收器进行关联
OpenFileCommand openFileCommand = new OpenFileCommand(fs);
//创建调用者类和命令进行关联
FileInvoker file = new FileInvoker(openFileCommand);
//在调用者类中执行动作
file.execute();
WriteFileCommand writeFileCommand = new WriteFileCommand(fs);
file = new FileInvoker(writeFileCommand);
file.execute();
CloseFileCommand closeFileCommand = new CloseFileCommand(fs);
file = new FileInvoker(closeFileCommand);
file.execute();
}
}
注意，客户端负责创建适当类型的命令对象。例如，如果要打开文件，则不应创建CloseFileCommand对象
客户端程序还负责将接收方附加到命令，然后将命令附加到调用方类。
演示
上面的命令模式示例程序的输出为：
Underlying OS is:Mac OS X
Opening file in unix OS
Writing file in unix OS
Closing file in unix OS
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。
优缺点
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Undo和Redo。
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。
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
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。