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
- 客户端创建一个命令对象。
- 客户端在调用者对象上调用 setcommand 方法。
- 在未来合适的时间点,调用者调用命令对象的 execute 方法。
- 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:
- 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。
- 线程池。
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