14.java设计模式之命令模式

基本需求

一套智能家电，有照明灯、风扇、冰箱、洗衣机，我们只要在手机上安装app就可以控制对这些家电工作
这些智能家电来自不同的厂家，我们不想针对每一种家电都安装一个App分别控制，我们希望只要一个app就可以控制全部智能家电
要实现一个app控制所有智能家电的需要，则每个智能家电厂家都要提供一个统一的接口给app调用，这时就可以考虑使用命令模式
命令模式可将“动作的请求者”从“动作的执行者”对象中解耦出来
也就是说，每一种家电都有开和关两种操作，一组命令

基本介绍

命令模式（Command）：在软件设计中，我们经常需要向某些对象发送请求，并不知道请求的接收者是谁，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
命令模式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，实现解耦
命令模式中，会将一个请求封装为一个对象，以便使用不同参数来表示不同的请求(即命令)，同时命令模式也必须支持可撤销的操作
将军发布命令，士兵去执行。其中有几个角色：将军（命令发布者）、士兵（命令的具体执行者）、命令(连接将军和士兵)
- Invoker 是调用者（将军），Receiver 是被调用者（士兵），MyCommand 是命令，实现了 Command 接口，持有接收对象
UML类图(原理)
- 说明
  - Invoker：命令调用者角色，聚合命令
  - Command：是命令接口
  - ConcreteCommand：命令的具体实现，聚合命令的接受者
  - Receiver：命令的接受者（执行者）
UML类图(案例)

代码实现

public class LightReceiver {

   // 电灯命令的执行者

   public void on() {
       System.out.println("电灯打开了");
   }

   public void off() {
       System.out.println("电灯关闭了");
   }

}

public interface Command {

   // 命令接口

   // 执行命令和撤销命令
   void execute();

   void undo();

}

// 子类一 电灯开命令
class LightOnCommand implements Command{

   // 聚合命令的执行者
   private LightReceiver lightReceiver;

   public LightOnCommand(LightReceiver lightReceiver) {
       this.lightReceiver = lightReceiver;
   }

   @Override
   public void execute() {
       lightReceiver.on();
   }

   @Override
   public void undo() {
       lightReceiver.off();
   }

}

// 子类二 电灯关命令
class LightOffCommand implements Command{

   // 聚合命令的执行者
   private LightReceiver lightReceiver;

   public LightOffCommand(LightReceiver lightReceiver) {
       this.lightReceiver = lightReceiver;
   }

   @Override
   public void execute() {
       lightReceiver.off();
   }

   @Override
   public void undo() {
       lightReceiver.on();
   }

}

// 子类三 空命令 对命令接口空实现
class NoCommand implements Command {

   @Override
   public void execute() {

   }

   @Override
   public void undo() {

   }

}

// 命令调用者
public class RemoteController {

   // 开命令的集合
   private Command[] onCommands;

   // 关命令的集合
   private Command[] offCommands;

   // 记录上一个执行的命令，便于进行撤销
   private Command undoCommand;

   public RemoteController() {
       // 默认初始化五组开关 一组开关有开和关两个按钮，一一对应
       this.onCommands = new Command[5];
       this.offCommands = new Command[5];
       for (int i = 0; i < 5; i++) {
           // 将开关命令的值初始化成空命令，防止空指针异常
           this.onCommands[i] = new NoCommand();
           this.offCommands[i] = new NoCommand();
       }
       this.undoCommand = new NoCommand();
   }

   // 为某组开关设置命令
   public void setCommand(int index, Command onCommand, Command offCommand) {
       if (index >= 0 && index < this.onCommands.length) {
           this.onCommands[index] = onCommand;
           this.offCommands[index] = offCommand;
       }
   }

   // 按下开的按钮，发送命令执行
   public void onButtonWasPushed(int index) {
       if (index >= 0 && index < this.onCommands.length) {
           this.onCommands[index].execute();
           // 设置撤销命令
           this.undoCommand = this.onCommands[index];
       }
   }

   // 按下关的按钮，发送命令执行
   public void offButtonWasPushed(int index) {
       if (index >= 0 && index < this.onCommands.length) {
           this.offCommands[index].execute();
           // 设置撤销命令
           this.undoCommand = this.offCommands[index];
       }
   }

   // 按下撤销按钮，发送命令执行，只支持撤销一次
   public void undoButtonWasPushed() {
       this.undoCommand.undo();
       // 重置撤销命令
       this.undoCommand = new NoCommand();
   }

}

public class Client {
   public static void main(String[] args) {
       // 创建执行者
       LightReceiver lightReceiver = new LightReceiver();
       // 创建一组电灯开关的命令，并设置执行者
       Command lightOnCommand = new LightOnCommand(lightReceiver);
       Command lightOffCommand = new LightOffCommand(lightReceiver);
       // 创建命令的发送者，并设置电灯这一组命令
       RemoteController remoteController = new RemoteController();
       remoteController.setCommand(0, lightOnCommand, lightOffCommand);
       // 发送电灯命令 执行
       System.out.println("------发送电灯开命令------");
       remoteController.onButtonWasPushed(0);
       System.out.println("------发送电灯关命令------");
       remoteController.offButtonWasPushed(0);
       System.out.println("------发送撤销命令------");
       remoteController.undoButtonWasPushed();

       // 使用命令模式对命令进行了封装，将命令的发布者和执行者进行了松耦合，利于系统的扩展
       // 比如再有一组电视的命令，直接创建新的命令类，创建其对象将其设置给命令的发布者即可，原有的代码不需要改变
   }
}

spring源码

在spring的JdbcTemplate类中就使用到了命令模式

// 在JdbcTemplate的query和execute方法中有如下代码
public <T> T query(final String sql, final ResultSetExtractor<T> rse) throws DataAccessException {
   ......
   // StatementCallback是一个接口，只有一个doInStatement方法，相当于命令接口
   // QueryStatementCallback局部内部类 实现了StatementCallback，相当于具体的命令的，另外，在此处还充当了命令的执行者
   // StatementCallback接口共有四个实现类，均在JdbcTemplate某个方法内部，作为局部内部类
   // BatchUpdateStatementCallback、UpdateStatementCallback、QueryStatementCallback、ExecuteStatementCallback
   class QueryStatementCallback implements StatementCallback<T>, SqlProvider {
       ......
       public T doInStatement(Statement stmt) throws SQLException {
           
       }
       ......
   }
   // 调用execute方法
   return this.execute((StatementCallback)(new QueryStatementCallback()));   
}

// 在execute方法内部调用了命令接口中的方法，而execute方法又属于JdbcTemplate，即JdbcTemplate为命令的调用者
public <T> T execute(StatementCallback<T> action) throws DataAccessException {
   ......
   T result = action.doInStatement(stmt);
   ......
}

注意事项

主要解决：在软件系统中，行为请求者与行为实现者通常是一种紧耦合的关系，但某些场合，比如需要对行为进行记录、撤销或重做、事务等处理时，这种无法抵御变化的紧耦合的设计就不太合适
命令模式是一种数据驱动的设计模式，属于行为型模式，请求以命令的形式包裹在对象中，并传给调用对象。调用对象寻找可以处理该命令的合适的对象，并把该命令传给相应的对象，该对象执行命令
将发起请求的对象与执行请求的对象解耦。发起请求的对象是调用者，调用者只要调用命令对象的 execute()方法就可以让接收者工作，而不必知道具体的接收者对象是谁、是如何实现的，命令对象会负责让接收者执行请求的动作，也就是说：”请求发起者”和“请求执行者”之间的解耦是通过命令对象实现的，命令对象起到了纽带桥梁的作用
容易设计一个命令队列，只要把命令对象放到列队，就可以多线程的执行命令
容易实现对请求的撤销和重做
命令模式不足：可能导致某些系统有过多的具体命令类，增加了系统的复杂度，这点在在使用的时候要注意
空命令也是一种设计模式，它为我们省去了判空的操作,在上面的实例中，如果没有用空命令，我们每按下一个按键都要判空，这给我们编码带来一定的麻烦
命令模式经典的应用场景：界面的一个按钮都是一条命令、模拟 CMD（DOS 命令）订单的撤销/恢复、触发-反馈机制

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