【Java】我所知道设计模式之命令者模式

• Z时代
• 2024-01-10
• 分类：技术分享

//创建命令接口
interface Command {
//执行动作(操作)
public void execute();
//撤销动作(操作)
public void undo();
}

//电灯打开类
class LightOnCommand implements Command {
@Override
public void execute() { }
@Override
public void undo() { }
}
//电灯关闭类
class LightOffCommand implements Command {
@Override
public void execute() { }
@Override
public void undo() { }
}

class LightReceiver {
public void on() {
System.out.println(" 电灯打开了.. ");
}
public void off() {
System.out.println(" 电灯关闭了.. ");
}
}

//电灯打开类
class LightOnCommand implements Command {
// 聚 合 LightReceiver
LightReceiver light;
// 构造器
public LightOnCommand(LightReceiver light) {
super();
this.light = light;
}
@Override
public void execute() {light.on();}
@Override
public void undo() {light.off();}
}

//电灯关闭类
class LightOffCommand implements Command {
// 聚 合 LightReceiver
LightReceiver light;
// 构造器
public LightOffCommand(LightReceiver light) {
super();
this.light = light;
}
@Override
public void execute() {light.off();}
@Override
public void undo() {light.on();}
}

class NoCommand implements Command {
@Override
public void execute() {}
@Override
public void undo() { }
}

class RemoteController {
// 开按钮的命令数组
Command[] onCommands;
// 关按钮的命令数组
Command[] offCommands;
// 执行撤销的命令
Command undoCommand;
// 构造器，完成对按钮初始化
public RemoteController() {
//假设我们有五个按钮，则初始化五个
onCommands = new Command[5];
offCommands = new Command[5];
//初始化按钮什么都不做
for (int i = 0; i < 5; i++) {
onCommands[i] = new NoCommand();
offCommands[i] = new NoCommand();
}
}
// 给我们的按钮设置你需要的命令
public void setCommand(int no, Command onCommand, Command offCommand) {
onCommands[no] = onCommand;
offCommands[no] = offCommand;
}
// 按下开按钮
public void onButtonWasPushed(int no) {
// 找到你按下的开的按钮， 并调用对应方法
onCommands[no].execute();
// 记录这次的操作，用于撤销
undoCommand = onCommands[no];
}
// 按下关按钮
public void offButtonWasPushed(int no) {
// 找到你按下的关的按钮， 并调用对应方法
offCommands[no].execute();
// 记录这次的操作，用于撤销
undoCommand = offCommands[no];
}
// 按下撤销按钮
public void undoButtonWasPushed() {
undoCommand.undo();
}
}

public static void main(String[] args) {
//使用命令设计模式，完成通过遥控器，对电灯的操作
//需要一个遥控器
RemoteController remoteController = new RemoteController();
//创建电灯的对象(接受者)
LightReceiver lightReceiver = new LightReceiver();
//创建电灯相关的开关命令
LightOnCommand lightOnCommand = new LightOnCommand(lightReceiver);
LightOffCommand lightOffCommand = new LightOffCommand(lightReceiver);
//给我们的遥控器设置命令, 比如 no = 0  是电灯的开和关的操作
remoteController.setCommand(0, lightOnCommand, lightOffCommand);
System.out.println("--------按下灯的开按钮-----------");
remoteController.onButtonWasPushed(0);
System.out.println("--------按下灯的关按钮-----------");
remoteController.offButtonWasPushed(0);
System.out.println("--------按下撤销按钮-----------");
remoteController.undoButtonWasPushed();
}
运行结果如下：
--------按下灯的开按钮-----------
电灯打开了..
--------按下灯的关按钮-----------
电灯关闭了..
--------按下撤销按钮-----------
电灯打开了.. 

class TVReceiver {
public void on() {
System.out.println(" 电视机打开了.. ");
}
public void off() {
System.out.println(" 电视机关闭了.. ");
}
}

class TVOnCommand implements Command {
TVReceiver tv;
// 构造器
public TVOnCommand(TVReceiver tv) {
super();
this.tv = tv;
}
@Override
public void execute() {tv.on();}
@Override
public void undo() {tv.off();}
}

class TVOffCommand  implements Command {
TVReceiver tv;
// 构造器
public TVOffCommand (TVReceiver tv) {
super();
this.tv = tv;
}
@Override
public void execute() {tv.off();}
@Override
public void undo() {tv.on();}
}

public static void main(String[] args) {
//使用命令设计模式，完成通过遥控器，对电灯的操作
//需要一个遥控器
RemoteController remoteController = new RemoteController();
//创建电灯的对象(接受者)
LightReceiver lightReceiver = new LightReceiver();
//创建电灯相关的开关命令
LightOnCommand lightOnCommand = new LightOnCommand(lightReceiver);
LightOffCommand lightOffCommand = new LightOffCommand(lightReceiver);
//给我们的遥控器设置命令, 比如 no = 0  是电灯的开和关的操作
remoteController.setCommand(0, lightOnCommand, lightOffCommand);
System.out.println("--------按下灯的开按钮-----------");
remoteController.onButtonWasPushed(0);
System.out.println("--------按下灯的关按钮-----------");
remoteController.offButtonWasPushed(0);
System.out.println("--------按下撤销按钮-----------");
remoteController.undoButtonWasPushed();
System.out.println("=========使用遥控器操作电视机==========");
TVReceiver tvReceiver = new TVReceiver();
TVOffCommand tvOffCommand = new TVOffCommand(tvReceiver);
TVOnCommand tvOnCommand = new TVOnCommand(tvReceiver);
//给我们的遥控器设置命令, 比如 no = 1  是电视机的开和关的操作
remoteController.setCommand(1, tvOnCommand, tvOffCommand);
System.out.println("--------按下电视机的开按钮-----------");
remoteController.onButtonWasPushed(1);
System.out.println("--------按下电视机的关按钮-----------");
remoteController.offButtonWasPushed(1);
System.out.println("-------- 按 下 撤 销 按 钮 -----------");
remoteController.undoButtonWasPushed();
}
运行结果如下：
--------按下灯的开按钮-----------
电灯打开了..
--------按下灯的关按钮-----------
电灯关闭了..
--------按下撤销按钮-----------
电灯打开了..
=========使用遥控器操作电视机==========
--------按下电视机的开按钮-----------
电视机打开了..
--------按下电视机的关按钮-----------
电视机关闭了..
-------- 按 下 撤 销 按 钮 -----------
电视机打开了.. 

前言介绍

接下里介绍的是Java 的设计模式之一：命令模式

我们还是以一个问题进行展开，引入命令模式

我们买了一套智能家电，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进行控制，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

一、什么是命令模式

命令模式（Command Pattern）

在软件设计中，我们经常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哪个

其实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

在命名模式中，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(即命名)，同时命令模式也支持可撤销的操作

通俗示例：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)

原理类图分析

• Invoker 是调用者（将军）
• Receiver 是被调用者（士兵）
• Command 是命令，需要执行的所有命令都在这里，可以是接口或抽象类
• ConcreteCommand 将一个接受者对象与一个动作绑定，调用接受者相应的操作，实现 execute

二、使用命令模式解决问题

我们买了一套智能家电，有照明灯、风扇、冰箱、洗衣机，我们希望只要一个app就可以控制全部智能家电

首先我们根据类图思路，创建命令接口Command

//创建命令接口
interface Command {
//执行动作(操作)
public void execute();
//撤销动作(操作)
public void undo();
}

接下来我们创建电灯打开的命令类、电灯关闭的命令类

//电灯打开类
class LightOnCommand implements Command {
@Override
public void execute() { }
@Override
public void undo() { }
}
//电灯关闭类
class LightOffCommand implements Command {
@Override
public void execute() { }
@Override
public void undo() { }
}

我们刚刚分析，具体去执行电灯打开与关闭的功能是由接受者去完成的

所以我们需要聚合接受者，接下来创建电灯接受者

class LightReceiver {
public void on() {
System.out.println(" 电灯打开了.. ");
}
public void off() {
System.out.println(" 电灯关闭了.. ");
}
}

而我们的具体电灯打开类与关闭类就可以聚合接受者了，调用它的方法

//电灯打开类
class LightOnCommand implements Command {
// 聚 合 LightReceiver
LightReceiver light;
// 构造器
public LightOnCommand(LightReceiver light) {
super();
this.light = light;
}
@Override
public void execute() {light.on();}
@Override
public void undo() {light.off();}
}

//电灯关闭类
class LightOffCommand implements Command {
// 聚 合 LightReceiver
LightReceiver light;
// 构造器
public LightOffCommand(LightReceiver light) {
super();
this.light = light;
}
@Override
public void execute() {light.off();}
@Override
public void undo() {light.on();}
}

而一般我们都有一个初始化按钮的操作，比如说空命令什么都不做

class NoCommand implements Command {
@Override
public void execute() {}
@Override
public void undo() { }
}

接下里我们创建遥控器的类，管理打开、关闭、撤销的一堆操作

class RemoteController {
// 开按钮的命令数组
Command[] onCommands;
// 关按钮的命令数组
Command[] offCommands;
// 执行撤销的命令
Command undoCommand;
// 构造器，完成对按钮初始化
public RemoteController() {
//假设我们有五个按钮，则初始化五个
onCommands = new Command[5];
offCommands = new Command[5];
//初始化按钮什么都不做
for (int i = 0; i < 5; i++) {
onCommands[i] = new NoCommand();
offCommands[i] = new NoCommand();
}
}
// 给我们的按钮设置你需要的命令
public void setCommand(int no, Command onCommand, Command offCommand) {
onCommands[no] = onCommand;
offCommands[no] = offCommand;
}
// 按下开按钮
public void onButtonWasPushed(int no) {
// 找到你按下的开的按钮， 并调用对应方法
onCommands[no].execute();
// 记录这次的操作，用于撤销
undoCommand = onCommands[no];
}
// 按下关按钮
public void offButtonWasPushed(int no) {
// 找到你按下的关的按钮， 并调用对应方法
offCommands[no].execute();
// 记录这次的操作，用于撤销
undoCommand = offCommands[no];
}
// 按下撤销按钮
public void undoButtonWasPushed() {
undoCommand.undo();
}
}

一起来试用demo 体会体会电灯与遥控器的方法实现

public static void main(String[] args) {
//使用命令设计模式，完成通过遥控器，对电灯的操作
//需要一个遥控器
RemoteController remoteController = new RemoteController();
//创建电灯的对象(接受者)
LightReceiver lightReceiver = new LightReceiver();
//创建电灯相关的开关命令
LightOnCommand lightOnCommand = new LightOnCommand(lightReceiver);
LightOffCommand lightOffCommand = new LightOffCommand(lightReceiver);
//给我们的遥控器设置命令, 比如 no = 0  是电灯的开和关的操作
remoteController.setCommand(0, lightOnCommand, lightOffCommand);
System.out.println("--------按下灯的开按钮-----------");
remoteController.onButtonWasPushed(0);
System.out.println("--------按下灯的关按钮-----------");
remoteController.offButtonWasPushed(0);
System.out.println("--------按下撤销按钮-----------");
remoteController.undoButtonWasPushed();
}
运行结果如下：
--------按下灯的开按钮-----------
电灯打开了..
--------按下灯的关按钮-----------
电灯关闭了..
--------按下撤销按钮-----------
电灯打开了.. 

同时这样的方式，扩展性也是很棒的，比如说我们添加电视机按钮

先创建电视接受者

class TVReceiver {
public void on() {
System.out.println(" 电视机打开了.. ");
}
public void off() {
System.out.println(" 电视机关闭了.. ");
}
}

接着创建电视的具体打开类，与具体关闭类

class TVOnCommand implements Command {
TVReceiver tv;
// 构造器
public TVOnCommand(TVReceiver tv) {
super();
this.tv = tv;
}
@Override
public void execute() {tv.on();}
@Override
public void undo() {tv.off();}
}

class TVOffCommand  implements Command {
TVReceiver tv;
// 构造器
public TVOffCommand (TVReceiver tv) {
super();
this.tv = tv;
}
@Override
public void execute() {tv.off();}
@Override
public void undo() {tv.on();}
}

而再使用demo 添加电视按钮使用

public static void main(String[] args) {
//使用命令设计模式，完成通过遥控器，对电灯的操作
//需要一个遥控器
RemoteController remoteController = new RemoteController();
//创建电灯的对象(接受者)
LightReceiver lightReceiver = new LightReceiver();
//创建电灯相关的开关命令
LightOnCommand lightOnCommand = new LightOnCommand(lightReceiver);
LightOffCommand lightOffCommand = new LightOffCommand(lightReceiver);
//给我们的遥控器设置命令, 比如 no = 0  是电灯的开和关的操作
remoteController.setCommand(0, lightOnCommand, lightOffCommand);
System.out.println("--------按下灯的开按钮-----------");
remoteController.onButtonWasPushed(0);
System.out.println("--------按下灯的关按钮-----------");
remoteController.offButtonWasPushed(0);
System.out.println("--------按下撤销按钮-----------");
remoteController.undoButtonWasPushed();
System.out.println("=========使用遥控器操作电视机==========");
TVReceiver tvReceiver = new TVReceiver();
TVOffCommand tvOffCommand = new TVOffCommand(tvReceiver);
TVOnCommand tvOnCommand = new TVOnCommand(tvReceiver);
//给我们的遥控器设置命令, 比如 no = 1  是电视机的开和关的操作
remoteController.setCommand(1, tvOnCommand, tvOffCommand);
System.out.println("--------按下电视机的开按钮-----------");
remoteController.onButtonWasPushed(1);
System.out.println("--------按下电视机的关按钮-----------");
remoteController.offButtonWasPushed(1);
System.out.println("-------- 按 下 撤 销 按 钮 -----------");
remoteController.undoButtonWasPushed();
}
运行结果如下：
--------按下灯的开按钮-----------
电灯打开了..
--------按下灯的关按钮-----------
电灯关闭了..
--------按下撤销按钮-----------
电灯打开了..
=========使用遥控器操作电视机==========
--------按下电视机的开按钮-----------
电视机打开了..
--------按下电视机的关按钮-----------
电视机关闭了..
-------- 按 下 撤 销 按 钮 -----------
电视机打开了.. 

三、命令模式的注意事项和细节

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

参考资料

尚硅谷：设计模式（韩顺平老师）：命令模式

Refactoring.Guru：《深入设计模式》

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