Java 設計模式中的命令模式詳情

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模式介紹

  • 命令模式(Command Pattern) :在軟件設計中，我們經常需要向某些對象發送請求，但是並不知道請求的接收者是誰，也不知道被請求的操作是哪個，我們隻需在程序運行時指定具體的請求接收者即可，此時，可以使用命令模式來進行設計。
  • 命名模式使得請求發送者與請求接收者消除彼此之間的耦合，讓對象之間的調用關系更加靈活，實現解耦。
  • 在命名模式中，會將一個請求封裝為一個對象，以便使用不同參數來表示不同的請求(即命名)，同時命令模式也支持可撤銷的操作。

UML類圖

類圖解析:

  • Invoker:是調用者角色。
  • Command:是命令角色，需要執行的所有命令都在這裡，可以是接口或抽象類
  • ConcreteCommand:將一個接受者對象與一個動作綁定，調用接受者相應的操作，實現execute、undo方法
  • Receiver:接受者角色，知道如何實施和執行一個請求相關的操作

命令模式案例

案例解析：智能傢居，通過一個遙控器控制傢裡的智能設備

Command接口類

public interface Command {

    /**
     * 執行操作
     */
    void execute();

    /**
     * 撤銷操作
     */
    void undo();
}

LightReceiver、CurtainReceiver信號接收者

public class LightReceiver {

    public void on() {
        System.out.println("開燈...");
    }
    public void off() {
        System.out.println("關燈....");
    }
}
public class CurtainReceiver {
    public void on() {
        System.out.println("打開窗簾...");
    }

    public void off() {
        System.out.println("關閉窗簾...");
    }
}

Command具體實現子類CurtainOnCommand、CurtainOffCommand、LightOnCommand、LightOffCommand、NoCommand

public class CurtainOnCommand implements Command {
    private CurtainReceiver curtain;

    public CurtainOnCommand(CurtainReceiver curtainReceiver) {
        this.curtain = curtainReceiver;
    }

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

    @Override
    public void undo() {
        curtain.off();
    }
}
public class CurtainOffCommand implements Command {
    private CurtainReceiver curtainReceiver;

    public CurtainOffCommand(CurtainReceiver curtainReceiver) {
        this.curtainReceiver = curtainReceiver;
    }

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

    @Override
    public void undo() {
        curtainReceiver.on();
    }
}
public class LightOnCommand implements Command {
    // 聚合LightReceiver
    private LightReceiver light;

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

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

    @Override
    public void undo() {
        light.off();
    }
}
public class LightOffCommand implements Command {
    // 聚合LightReceiver
    private LightReceiver light;

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

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

    @Override
    public void undo() {
        light.on();
    }
}
/**
 * 用於初始化每個按鈕
 */
public class NoCommand implements Command {
    @Override
    public void execute() {
        System.out.println("do nothing...");
    }

    @Override
    public void undo() {
        System.out.println("do nothing...");
    }
}

RemoteController調用者

public class RemoteController {
    // 開命令數組
    private Command[] onCommands;
    // 關命令數組
    private Command[] offCommands;

    // 撤銷命令位置
    private int no;
    // 撤銷命令是否為按下命令
    private Boolean isOn;

    /**
     * 初始化
     */
    public RemoteController() {
        this.onCommands = new Command[5];
        this.offCommands = new Command[5];

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            onCommands[i] = new NoCommand();
            offCommands[i] = new NoCommand();
        }
    }


    /**
     * 設置一行中的按鈕
     * @param no
     * @param onCommand
     * @param offCommand
     */
    public void setCommand(int no,Command onCommand,Command offCommand) {
        onCommands[no] = onCommand;
        offCommands[no] = offCommand;
    }

    /**
     * 開按鈕按下
     * @param no
     */
    public void onButtonPushed(int no){
        // 調用按鈕方法
        onCommands[no].execute();
        // 記錄撤銷按鈕
        this.no = no;
        isOn = true;
    }

    /**
     * 關按鈕按下
     * @param no
     */
    public void offButtonPushed(int no) {
        // 調用按鈕方法
        offCommands[no].execute();
        // 記錄撤銷按鈕
        this.no = no;
        isOn = false;
    }

    public void undo() {
        if (isOn) {
            onCommands[no].undo();
        } else {
            offCommands[no].undo();
        }
        isOn = !isOn;
    }
}

Client測試類

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 接收者
        LightReceiver lightReceiver = new LightReceiver();
        CurtainReceiver curtainReceiver = new CurtainReceiver();

        // 命令
        Command lightOnCommand = new LightOnCommand(lightReceiver);
        Command lightOffCommand = new LightOffCommand(lightReceiver);
        Command curtainOnCommand = new CurtainOnCommand(curtainReceiver);
        Command curtainOffCommand = new CurtainOffCommand(curtainReceiver);
        // 執行者
        RemoteController remoteController = new RemoteController();
        remoteController.setCommand(0,lightOnCommand,lightOffCommand);
        remoteController.setCommand(1,curtainOnCommand,curtainOffCommand);
        System.out.print("開燈按鈕\t");
        remoteController.onButtonPushed(0);
        System.out.print("撤銷按鈕\t");
        remoteController.undo();
        System.out.print("撤銷按鈕\t");
        remoteController.undo();
        System.out.print("關燈按鈕\t");
        remoteController.offButtonPushed(0);

        System.out.println("------------------");
        System.out.print("開窗簾按鈕\t");
        remoteController.onButtonPushed(1);
        System.out.print("撤銷按鈕 \t");
        remoteController.undo();
        System.out.print("撤銷按鈕 \t");
        remoteController.undo();
        System.out.print("關窗簾按鈕\t");
        remoteController.offButtonPushed(1);
    }
}

測試結果:

個人優化方案(僅供參考):

命令模式的註意事項和細節

  • 將發起請求的對象與執行請求的對象解耦。發起請求的對象是調用者，調用者隻要調用命令對象的execute(方法就可以讓接收者工作，而不必知道具體的接收者對象是誰、是如何實現的，命令對象會負責讓接收者執行請求的動作，也就是說:”請求發起者”和“請求執行者”之間的解耦是通過命令對象實現的，命令對象起到瞭紐帶橋梁的作用。
  • 容易設計一個命令隊列。隻要把命令對象放到列隊，就可以多線程的執行命令。
  • 容易實現對請求的撤銷和重做。
  • 命令模式不足:可能導致某些系統有過多的具體命令類，增加瞭系統的復雜度，這點在在使用的時候要註意。
  • 空命令也是一種設計模式，它為我們省去瞭判空的操作。在上面的實例中，如果沒有用空命令，我們每按下一個按鍵都要判空，這給我們編碼帶來一定的麻煩。
  • 命令模式經典的應用場景:界面的一個按鈕都是一條命令、模擬CMD (DOS命令)訂單的撤銷/恢復、觸發-反饋機制。

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