javascript设计模式——命令模式

前面的话

　　假设有一个快餐店，而我是该餐厅的点餐服务员，那么我一天的工作应该是这样的：当某位客人点餐或者打来订餐电话后，我会把他的需求都写在清单上，然后交给厨房，客人不用关心是哪些厨师帮他炒菜。餐厅还可以满足客人需要的定时服务，比如客人可能当前正在回家的路上，要求1个小时后才开始炒他的菜，只要订单还在，厨师就不会忘记。客人也可以很方便地打电话来撤销订单。另外如果有太多的客人点餐，厨房可以按照订单的顺序排队炒菜。这些记录着订餐信息的清单，便是命令模式中的命令对象。本文将详细介绍命令模式

概念

　　命令模式是最简单和优雅的模式之一，命令模式中的命令（command）指的是一个执行某些特定事情的指令。最常见的应用场景是：有时候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什么。此时希望用一种松耦合的方式来设计程序，使得请求发送者和请求接收者能够消除彼此之间的耦合关系

　　拿订餐来说，客人需要向厨师发送请求，但是完全不知道这些厨师的名字和联系方式，也不知道厨师炒菜的方式和步骤。命令模式把客人订餐的请求封装成command对象，也就是订餐中的订单对象。这个对象可以在程序中被四处传递，就像订单可以从服务员手中传到厨师的手中。这样一来，客人不需要知道厨师的名字，从而解开了请求调用者和请求接收者之间的耦合关系

　　另外，相对于过程化的请求调用，command对象拥有更长的生命周期。对象的生命周期是跟初始请求无关的，因为这个请求已经被封装在了command对象的方法中，成为了这个对象的行为。可以在程序运行的任意时刻去调用这个方法，就像厨师可以在客人预定1个小时之后才帮他炒菜，相当于程序在1个小时之后才开始执行command对象的方法。除了这两点之外，命令模式还支持撤销、排队等操作

菜单程序

　　假设正在编写一个用户界面程序，该用户界面上至少有数十个Button按钮。因为项目比较复杂，所以决定让某个程序员负责绘制这些按钮，而另外一些程序员则负责编写点击按钮后的具体行为，这些行为都将被封装在对象里

　　在大型项目开发中，这是很正常的分工。对于绘制按钮的程序员来说，他完全不知道某个按钮未来将用来做什么，可能用来刷新菜单界面，也可能用来增加一些子菜单，他只知道点击这个按钮会发生某些事情。那么当完成这个按钮的绘制之后，应该如何给它绑定onclick事件呢？

　　很快可以找到在这里运用命令模式的理由：点击了按钮之后，必须向某些负责具体行为的对象发送请求，这些对象就是请求的接收者。但是目前并不知道接收者是什么对象，也不知道接收者究竟会做什么。此时需要借助命令对象的帮助，以便解开按钮和负责具体行为对象之间的耦合

　　设计模式的主题总是把不变的事物和变化的事物分离开来，命令模式也不例外。按下按钮之后会发生一些事情是不变的，而具体会发生什么事情是可变的。通过command对象的帮助，将来可以轻易地改变这种关联，因此也可以在将来再次改变按钮的行为

　　首先在页面中完成这些按钮的“绘制”

<button id="button1">点击按钮1</button>
<button id="button2">点击按钮2</button>
<button id="button3">点击按钮3</button>

　　接下来定义setCommand函数，setCommand函数负责往按钮上面安装命令。可以肯定的是，点击按钮会执行某个command命令，执行命令的动作被约定为调用command对象的execute()方法。虽然还不知道这些命令究竟代表什么操作，但负责绘制按钮的程序员不关心这些事情，他只需要预留好安装命令的接口，command对象自然知道如何和正确的对象沟通

var setCommand = function( button, command ){
    button.onclick = function(){
        command.execute();
    }
};

　　最后，负责编写点击按钮之后的具体行为的程序员完成了刷新菜单界面、增加子菜单和删除子菜单这几个功能，这几个功能被分布在MenuBar和SubMenu这两个对象中：

var MenuBar = {
    refresh: function(){
        console.log( '刷新菜单目录' );
    }
};
var SubMenu = {
    add: function(){
        console.log( '增加子菜单' );
    },
    del: function(){
        console.log( '删除子菜单' );
    }
};

　　在让button变得有用起来之前，要先把这些行为都封装在命令类中：

var RefreshMenuBarCommand = function( receiver ){
    this.receiver = receiver;
};
RefreshMenuBarCommand.prototype.execute = function(){
    this.receiver.refresh();
};
var AddSubMenuCommand = function( receiver ){
    this.receiver = receiver;
};

AddSubMenuCommand.prototype.execute = function(){
    this.receiver.add();
};
var DelSubMenuCommand = function( receiver ){
    this.receiver = receiver;
};
DelSubMenuCommand.prototype.execute = function(){
    this.receiver.del();
};

　　最后就是把命令接收者传入到command对象中，并且把command对象安装到button上面：

var refreshMenuBarCommand = new RefreshMenuBarCommand( MenuBar );
var addSubMenuCommand = new AddSubMenuCommand( SubMenu );
var delSubMenuCommand = new DelSubMenuCommand( SubMenu );
setCommand( button1, refreshMenuBarCommand );
setCommand( button2, addSubMenuCommand );
setCommand( button3, delSubMenuCommand );

命令模式

　　所谓的命令模式，看起来就是给对象的某个方法取了execute的名字。引入command对象和receiver这两个无中生有的角色无非是把简单的事情复杂化了，即使不用什么模式，用下面寥寥几行代码就可以实现相同的功能：

var bindClick = function( button, func ){
    button.onclick = func;
};
var MenuBar = {
    refresh: function(){
        console.log( '刷新菜单界面' );
    }
};
var SubMenu = {
    add: function(){
        console.log( '增加子菜单' );
    },
    del: function(){
        console.log( '删除子菜单' );
    }
};
bindClick( button1, MenuBar.refresh );
bindClick( button2, SubMenu.add );
bindClick( button3, SubMenu.del );

　　命令模式的由来，其实是回调（callback）函数的一个面向对象的替代品。javascript将函数作为一等对象，跟策略模式一样，命令模式也早已融入到了javascript语言之中。运算块不一定要封装在command.execute方法中，也可以封装在普通函数中。函数作为一等对象，本身就可以被四处传递。即使依然需要请求“接收者”，那也未必使用面向对象的方式，闭包可以完成同样的功能

　　在面向对象设计中，命令模式的接收者被当成command对象的属性保存起来，同时约定执行命令的操作调用command.execute方法。在使用闭包的命令模式实现中，接收者被封闭在闭包产生的环境中，执行命令的操作可以更加简单，仅仅执行回调函数即可。无论接收者被保存为对象的属性，还是被封闭在闭包产生的环境中，在将来执行命令的时候，接收者都能被顺利访问。用闭包实现的命令模式如下代码所示：

var setCommand = function( button, func ){
    button.onclick = function(){
        func();
    }
};
var MenuBar = {
    refresh: function(){
        console.log( '刷新菜单界面' );
    }
};
var RefreshMenuBarCommand = function( receiver ){
    return function(){
        receiver.refresh();
    }
};
var refreshMenuBarCommand = RefreshMenuBarCommand( MenuBar );
setCommand( button1, refreshMenuBarCommand );

　　当然，如果想更明确地表达当前正在使用命令模式，或者除了执行命令之外，将来有可能还要提供撤销命令等操作。那最好还是把执行函数改为调用execute方法

var RefreshMenuBarCommand = function( receiver ){
    return {
        execute: function(){
            receiver.refresh();
        }
    }
};
var setCommand = function( button, command ){
    button.onclick = function(){
        command.execute();
    }
};
var refreshMenuBarCommand = RefreshMenuBarCommand( MenuBar );
setCommand( button1, refreshMenuBarCommand );

撤销和重做

　　命令模式的作用不仅是封装运算块，而且可以很方便地给命令对象增加撤销操作

　　下面利用策略模式中的Animate类来编写一个动画，这个动画的表现是让页面上的小球移动到水平方向的某个位置。现在页面中有一个input文本框和一个button按钮，文本框中可以输入一些数字，表示小球移动后的水平位置，小球在用户点击按钮后立刻开始移动

<div id="ball" style="position:absolute;background:#000;50px;height:50px"></div>
输入小球移动后的位置：<input id="pos"/>
<button id="moveBtn">开始移动</button>

<script>
    var ball = document.getElementById( 'ball' );
    var pos = document.getElementById( 'pos' );
    var moveBtn = document.getElementById( 'moveBtn' );
    moveBtn.onclick = function(){
        var animate = new Animate( ball );
        animate.start( 'left', pos.value, 1000, 'strongEaseOut' );
    };
</script>

　　如果文本框输入200，然后点击moveBtn按钮，小球移动到水平方向200px的位置。现在需要一个方法让小球还原到开始移动之前的位置。当然也可以在文本框中再次输入-200，并且点击moveBtn按钮，这也是一个办法，不过显得很笨拙。页面上最好有一个撤销按钮，点击撤销按钮之后，小球便能回到上一次的位置

　　在给页面中增加撤销按钮之前，先把目前的代码改为用命令模式实现

var ball = document.getElementById( 'ball' );
var pos = document.getElementById( 'pos' );
var moveBtn = document.getElementById( 'moveBtn' );

var MoveCommand = function( receiver, pos ){
    this.receiver = receiver;
    this.pos = pos;
};
MoveCommand.prototype.execute = function(){
    this.receiver.start( 'left', this.pos, 1000, 'strongEaseOut' );
};
var moveCommand;
moveBtn.onclick = function(){
    var animate = new Animate( ball );
    moveCommand = new MoveCommand( animate, pos.value );
    moveCommand.execute();
};

　　接下来增加撤销按钮：

<div id="ball" style="position:absolute;background:#000;50px;height:50px"></div>
输入小球移动后的位置：<input id="pos"/>
<button id="moveBtn">开始移动</button>
<button id="cancelBtn">cancel</cancel> <!--增加取消按钮-->

　　撤销操作的实现一般是给命令对象增加一个名为unexecute或者undo的方法，在该方法里执行execute的反向操作。在command.execute方法让小球开始真正运动之前，需要先记录小球的当前位置，在unexecute或者undo操作中，再让小球回到刚刚记录下的位置，代码如下：

    var ball = document.getElementById( 'ball' );
    var pos = document.getElementById( 'pos' );
    var moveBtn = document.getElementById( 'moveBtn' );
    var cancelBtn = document.getElementById( 'cancelBtn' );
    var MoveCommand = function( receiver, pos ){
        this.receiver = receiver;
        this.pos = pos;
        this.oldPos = null;
    };
    MoveCommand.prototype.execute = function(){
        this.receiver.start( 'left', this.pos, 1000, 'strongEaseOut' );
        this.oldPos = this.receiver.dom.getBoundingClientRect()[ this.receiver.propertyName ];
            // 记录小球开始移动前的位置
        };

        MoveCommand.prototype.undo = function(){
            this.receiver.start( 'left', this.oldPos, 1000, 'strongEaseOut' );
    // 回到小球移动前记录的位置
};
var moveCommand;

moveBtn.onclick = function(){
    var animate = new Animate( ball );
    moveCommand = new MoveCommand( animate, pos.value );
    moveCommand.execute();
};
cancelBtn.onclick = function(){
        moveCommand.undo(); // 撤销命令
    };

　　现在通过命令模式轻松地实现了撤销功能。如果用普通的方法调用来实现，也许需要每次都手工记录小球的运动轨迹，才能让它还原到之前的位置。而命令模式中小球的原始位置在小球开始移动前已经作为command对象的属性被保存起来，所以只需要再提供一个undo方法，并且在undo方法中让小球回到刚刚记录的原始位置就可以

　　撤销是命令模式里一个非常有用的功能，试想一下开发一个围棋程序的时候，把每一步棋子的变化都封装成命令，则可以轻而易举地实现悔棋功能。同样，撤销命令还可以用于实现文本编辑器的Ctrl+Z功能

　　很多时候，需要撤销一系列的命令。比如在一个围棋程序中，现在已经下了10步棋，需要一次性悔棋到第5步。在这之前，可以把所有执行过的下棋命令都储存在一个历史列表中，然后倒序循环来依次执行这些命令的undo操作，直到循环执行到第5个命令为止

　　然而，在某些情况下无法顺利地利用undo操作让对象回到execute之前的状态。比如在一个Canvas画图的程序中，画布上有一些点，在这些点之间画了N条曲线把这些点相互连接起来，当然这是用命令模式来实现的。但是却很难为这里的命令对象定义一个擦除某条曲线的undo操作，因为在Canvas画图中，擦除一条线相对不容易实现

　　这时候最好的办法是先清除画布，然后把刚才执行过的命令全部重新执行一遍，这一点同样可以利用一个历史列表堆栈办到。记录命令日志，然后重复执行它们，这是逆转不可逆命令的一个好办法

　　在HTML5版的动作游戏中，命令模式可以用来实现播放录像功能。原理跟Canvas画图的例子一样，把用户在键盘的输入都封装成命令，执行过的命令将被存放到堆栈中。播放录像的时候只需要从头开始依次执行这些命令便可，代码如下：

<button id="replay">播放录像</button>
<script>
    var Ryu = {
        attack: function(){
            console.log( '攻击' );
        },
        defense: function(){
            console.log( '防御' );
        },
        jump: function(){
            console.log( '跳跃' );
        },
        crouch: function(){
            console.log( '蹲下' );
        }
    };
    var makeCommand = function( receiver, state ){ // 创建命令
        return function(){
            receiver[ state ]();
        }
    };
    var commands = {
        "119": "jump", // W
        "115": "crouch", // S
        "97": "defense", // A
        "100": "attack" // D
    };
    var commandStack = []; // 保存命令的堆栈
    document.onkeypress = function( ev ){
        var keyCode = ev.keyCode,
        command = makeCommand( Ryu, commands[ keyCode ] );
        if ( command ){
            command(); // 执行命令
            commandStack.push( command ); // 将刚刚执行过的命令保存进堆栈
        }
    };

    document.getElementById( 'replay' ).onclick = function(){ // 点击播放录像
        var command;
        while( command = commandStack.shift() ){ // 从堆栈里依次取出命令并执行
            command();
        }
    };
</script>

　　在键盘上敲下W、A、S、D这几个键来完成一些动作之后，再按下Replay按钮，此时便会重复播放之前的动作

命令队列

　　订餐时，如果订单的数量过多而厨师的人手不够，则可以让这些订单进行排队处理。第一个订单完成之后，再开始执行跟第二个订单有关的操作

　　队列在动画中的运用场景也非常多，比如之前的小球运动程序有可能遇到另外一个问题：大部分用户都有快速连续点击按钮的习惯，当用户第二次点击button的时候，此时小球的前一个动画可能尚未结束，于是前一个动画会骤然停止，小球转而开始第二个动画的运动过程。但这并不是用户的期望，用户希望这两个动画会排队进行

　　把请求封装成命令对象的优点在这里再次体现了出来，对象的生命周期几乎是永久的，除非主动去回收它。也就是说，命令对象的生命周期跟初始请求发生的时间无关，command对象的execute方法可以在程序运行的任何时刻执行，即使点击按钮的请求早已发生，但命令对象仍然是有生命的

　　所以可以把div的这些运动过程都封装成命令对象，再把它们压进一个队列堆栈，当动画执行完，也就是当前command对象的职责完成之后，会主动通知队列，此时取出正在队列中等待的第一个命令对象，并且执行它

　　比较关注的问题是，一个动画结束后该如何通知队列。通常可以使用回调函数来通知队列，除了回调函数之外，还可以选择发布——订阅模式。即在一个动画结束后发布一个消息，订阅者接收到这个消息之后，便开始执行队列里的下一个动画

宏命令

　　宏命令是一组命令的集合，通过执行宏命令的方式，可以一次执行一批命令。想象一下，家里有一个万能遥控器，每天回家的时候，只要按一个特别的按钮，它就会帮我们关上房间门，顺便打开电脑并登录QQ

　　下面逐步创建一个宏命令。首先，创建好各种Command：

var closeDoorCommand = {
    execute: function(){
        console.log( '关门' );
    }
};
var openPcCommand = {
    execute: function(){
        console.log( '开电脑' );
    }
};

var openQQCommand = {
    execute: function(){
        console.log( '登录QQ' );
    }
};

　　接下来定义宏命令MacroCommand，它的结构也很简单。macroCommand.add方法表示把子命令添加进宏命令对象，当调用宏命令对象的execute方法时，会迭代这一组子命令对象，并且依次执行它们的execute方法

var MacroCommand = function(){
    return {
        commandsList: [],
        add: function( command ){
            this.commandsList.push( command );
        },
        execute: function(){
            for ( var i = 0, command; command = this.commandsList[ i++ ]; ){
                command.execute();
            }
        }
    }
};
var macroCommand = MacroCommand();
macroCommand.add( closeDoorCommand );
macroCommand.add( openPcCommand );
macroCommand.add( openQQCommand );
macroCommand.execute();

　　当然还可以为宏命令添加撤销功能，跟macroCommand.execute类似，当调用macroCommand.undo方法时，宏命令里包含的所有子命令对象要依次执行各自的undo操作