设计模式-命令模式(Command)

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命令模式把一个请求或者操作封装到一个对象中。命令模式允许系统使用不同的请求把客户端参数化，对请求排队或者记录请求日志，可以提供命令的撤销和恢复功能。
github地址： https://github.com/uniquedong/zero-design-stu 中的 headfirst 包下代码。

概述

命令模式是对命令的封装。命令模式把发出命令的责任和执行命令的责任分割开，委派给不同的对象。

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。

　　命令允许请求的一方和接收请求的一方能够独立演化，从而具有以下的优点：

　　（1）命令模式使新的命令很容易地被加入到系统里。

　　（2）允许接收请求的一方决定是否要否决请求。

　　（3）能较容易地设计一个命令队列。

　　（4）可以容易地实现对请求的撤销和恢复。

　　（5）在需要的情况下，可以较容易地将命令记入日志。

角色

• 客户端(client)角色： 创建一个 concretecommand，并设置其接受者。
• 命令(command)角色： 为所有的命令申明一个接口。调用命令对象的 execute 方法就可以让接受者执行相关的动作，同事接口还具备一个 undo() 撤回方法。
• 具体命令(concretecommand)角色： 定义一个接收者和行为之间的弱耦合；实现execute()方法，负责调用接收者的相应操作。execute()方法通常叫做执行方法。调用者只需要调用 execute 方法就可以发出请求，然后由 concretecommand 调用接受者的一个或者多个动作。
• 调用者(invoker)角色： 调用者持有一个命令对象，提供一个触发方法调用命令对象的 execute 方法，将命令执行。
• 接收者(receiver)角色： 负责具体实施和执行一个请求。任何一个类都可以成为接收者，实施和执行请求的方法叫做行动方法。

执行流程

1. 客户端创建一个命令对象。
2. 客户端在调用者对象上调用 setcommand 方法。
3. 在未来合适的时间点，调用者调用命令对象的 execute 方法。
4. 命令通过调用者委托到对应的接受者执行。完成任务。

场景模拟

一个全能遥控器 6个可编程插槽（每个可以指定一个不同的家电装置），用来控制家电（电视、空调、冰箱、音响）。每个插槽有对应的 [开] 和 [关] 按钮。同时还具备一个整体一键撤回按钮。撤回需求是这样的，比如电灯是关的，然后按下开启按钮电灯就开了。现在假如按下撤销按钮，那么上一个动作将会翻转。在这里，电灯将会关闭。

插槽连接对应的家电，开关是对应的指令。每个家电对应两个指令，分别是 【开】和【关】按键。

许多家电都有 on() 和 off() 方法，除此之外还有一些 setvolumn()、settv()、settemperature() 方法。
我们总不能 写 if slot1 == light then light.on()。

代码实现

命令接受者角色

首先我们拥有很多家电。他们其实就是不同命令的接受者执行。

• 灯

package com.zero.headfirst.command.receiver;

public class light {
    public void on() {
        system.out.println("打开电灯。");
    }
    public void off() {
        system.out.println("关灯。");
    }
}

• 音响

package com.zero.headfirst.command.receiver;

public class stereo {
    public void on() {
        system.out.println("打开音响");
    }

    public void off() {
        system.out.println("关闭音响");
    }

    public void setcd() {
        system.out.println("放入cd");
    }

    public void setvolume() {
        system.out.println("音响音量设置为20");
    }
}

命令角色

首先让所有的命令对象实现该接口，分别有命令执行与撤回

package com.zero.headfirst.command;

/**
 * 命令(command)角色
 */
public interface command {
    /**
     * 命令执行
     */
    void execute();

    /**
     * 命令撤销
     */
    void undo();
}

具体命令角色

• 定义开灯命令，实现 execute 。持有 命令接受者 灯的引用，从而当调用者调用 execute 将委托给对应的 灯执行开灯操作。

package com.zero.headfirst.command.impl;

import com.zero.headfirst.command.command;
import com.zero.headfirst.command.receiver.light;

public class lightoncommand implements command {

    /**
     * 持有接受者实例，以便当命令execute执行的时候由接受者执行开灯
     */
    private light light;

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

    @override
    public void undo() {
        light.off();
    }

    /**
     * 设置命令的接受者
     * @param light
     */
    public void setlight(light light) {
        this.light = light;
    }
}

• 定义关灯命令

package com.zero.headfirst.command.impl;

import com.zero.headfirst.command.command;
import com.zero.headfirst.command.receiver.light;

public class lightoffcommand implements command {

    /**
     * 持有接受者实例，以便当命令execute执行的时候由接受者执行
     */
    private light light;

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

    @override
    public void undo() {
        light.on();
    }

    public void setlight(light light) {
        this.light = light;
    }
}

• 定义打开音响命令

package com.zero.headfirst.command.impl;

import com.zero.headfirst.command.command;
import com.zero.headfirst.command.receiver.stereo;

/**
 * 音响开指令
 */
public class stereooncommand implements command {

    private stereo stereo;

    @override
    public void execute() {
        stereo.on();
        stereo.setcd();
        stereo.setvolume();
    }

    @override
    public void undo() {
        stereo.off();
    }

    public void setstereo(stereo stereo) {
        this.stereo = stereo;
    }
}

• 定义关闭音响命令

package com.zero.headfirst.command.impl;

import com.zero.headfirst.command.command;
import com.zero.headfirst.command.receiver.stereo;

public class stereooffcommand implements command {

    private stereo stereo;

    public void setstereo(stereo stereo) {
        this.stereo = stereo;
    }

    @override
    public void execute() {
        stereo.off();
    }

    @override
    public void undo() {
        stereo.on();
        stereo.setcd();
        stereo.setvolume();
    }
}

剩下的打开电视机、关闭电视机、打开空调、关闭空调的就不一一写了。都是一样的模板套路。具体代码可以查阅 github地址： https://github.com/uniquedong/zero-design-stu 中的 headfirst 包下代码。

调用者角色

其实就是我们的遥控器。

package com.zero.headfirst.command;

import com.zero.headfirst.command.impl.nocommand;

import java.util.arrays;

/**
 * 调用者：遥控器
 */
public class remotecontrol {
    /**
     * 一共4个家电插槽，每个插槽有 开与关命令。
     */
    private command[] oncommands;
    private command[] offcommands;

    //用来保存前一个命令，用来实现撤销功能
    private command undocommand;

    /**
     * 通过构造器初始化开关数组
     */
    public remotecontrol() {
        oncommands = new command[4];
        offcommands = new command[4];
        //初始化所有插槽为空指令
        command nocommand = new nocommand();
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            oncommands[i] = nocommand;
            offcommands[i] = nocommand;
        }
        //一开始没有所谓的前一个命令，所以默认无指令
        undocommand = nocommand;
    }

    /**
     * 设置指定插槽对应的按钮指令
     * @param slot 插槽位置
     * @param oncommand 开指令
     * @param offcaommand 关指令
     */
    public void setcommand(int slot,command oncommand, command offcaommand) {
        oncommands[slot] = oncommand;
        offcommands[slot] = offcaommand;
    }

    /**
     * 模拟按下指定插槽对应的【开】按键
     */
    public void pressonbutton(int slot) {
        oncommands[slot].execute();
        //将当前指令记录下来，用于在撤销的时候能执行命令对应的 undo 方法从而实现撤销功能
        undocommand = oncommands[slot];
    }

    /**
     * 模拟按下指定插槽对应的【关】按键
     */
    public void pressoffbutton(int slot) {
        offcommands[slot].execute();
        undocommand = offcommands[slot];
    }

    /**
     * 撤销功能
     */
    public void pressundobutton() {
        undocommand.undo();
    }

    @override
    public string tostring() {
        return "remotecontrol{" +
                "oncommands=" + arrays.tostring(oncommands) +
                ", offcommands=" + arrays.tostring(offcommands) +
                '}';
    }
}

客户端角色

获取遥控器，并且拿到灯、空调等命令接受者。分别创建对应的 【开】，【关】指令。
链接到对应的插槽。当按下按钮的时候触发指定的指令。

package com.zero.headfirst.command;

import com.zero.headfirst.command.impl.*;
import com.zero.headfirst.command.receiver.airconditioning;
import com.zero.headfirst.command.receiver.light;
import com.zero.headfirst.command.receiver.stereo;
import com.zero.headfirst.command.receiver.tv;

/**
 * 客户端角色
 */
public class commandclient {
    public static void main(string[] args) {
        //创建一个遥控器-调用者角色
        remotecontrol remotecontrol = new remotecontrol();
        //1. 创建电灯-接受者角色
        light light = new light();
        //创建开灯、关灯命令-命令具体角色
        lightoncommand lightoncommand = new lightoncommand();
        lightoncommand.setlight(light);
        lightoffcommand lightoffcommand = new lightoffcommand();
        lightoffcommand.setlight(light);

        //调用者设置电灯插槽以及对应的开关按键指令-调用者角色
        remotecontrol.setcommand(0, lightoncommand, lightoffcommand);

        // 2. 设置音响插槽与对应按键指令
        stereo stereo = new stereo();
        stereooncommand stereooncommand = new stereooncommand();
        stereooncommand.setstereo(stereo);
        stereooffcommand stereooffcommand = new stereooffcommand();
        stereooffcommand.setstereo(stereo);

        remotecontrol.setcommand(1, stereooncommand, stereooffcommand);

        //3. 空调
        airconditioning airconditioning = new airconditioning();
        airconditioningoncommand airconditioningoncommand = new airconditioningoncommand();
        airconditioningoncommand.setairconditioning(airconditioning);
        airconditioningoffcommand airconditioningoffcommand = new airconditioningoffcommand();
        airconditioningoffcommand.setairconditioning(airconditioning);

        remotecontrol.setcommand(2, airconditioningoncommand, airconditioningoffcommand);

        //4. 电视
        tv tv = new tv();
        tvoncommand tvoncommand = new tvoncommand();
        tvoncommand.settv(tv);
        tvoffcommand tvoffcommand = new tvoffcommand();
        tvoffcommand.settv(tv);

        remotecontrol.setcommand(3, tvoncommand, tvoffcommand);

        //模拟按键
        system.out.println("-------码农回家了，使用遥控开启电灯、音响、空调、电视----");
        remotecontrol.pressonbutton(0);
        remotecontrol.pressonbutton(1);
        remotecontrol.pressonbutton(2);
        remotecontrol.pressonbutton(3);

        system.out.println("------码农睡觉了，使用遥控关闭电灯、音响、电视。不关空调--------");
        remotecontrol.pressoffbutton(0);
        remotecontrol.pressoffbutton(1);
        remotecontrol.pressoffbutton(3);

        system.out.println("----撤销测试，先打开电灯。再关闭电灯。然后按撤销----");
        remotecontrol.pressonbutton(0);
        remotecontrol.pressoffbutton(0);
        //一键撤销
        remotecontrol.pressundobutton();
    }
}

测试结果

-------码农回家了，使用遥控开启电灯、音响、空调、电视----
打开电灯。
打开音响
放入cd
音响音量设置为20
打开空调
空调温度设置28°
打开电视
设置频道为宇宙电视台
电视音量设置为20
------码农睡觉了，使用遥控关闭电灯、音响、电视。不关空调--------
关灯。
关闭音响
关闭电视
----撤销测试，先打开电灯。再关闭电灯。然后按撤销----
打开电灯。
关灯。
打开电灯。

总结

使用场景：

1. 工作队列：在某一端添加指令，只要是实现命令模式的对象都可以放到队列里。另外一端是线程。线程进项下面的工作：从队列取出一个命令，然后调用execute 方法，调用完后将该命令丢弃，再继续取下一个命令。
2. 线程池。

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