命令模式(Command)

本文参考自:《JAVA设计模式》之命令模式(Command)

1. 作用

命令模式属于对象的行为模式。命令模式又称为行动(Action)模式或交易(Transaction)模式。

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。

2. 结构
命令模式结构

其中有四个主要角色

  • 命令角色(Command)
    所有命令类的抽象接口
  • 具体命令角色(ConcreteCommand)
    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。
  • 请求者角色(Invoker)
    负责调用命令对象执行请求,相关的方法叫做行动方法。
  • 接收者角色(Receiver)
    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。
3. 具体实现

Receiver

public class Receiver {
    
    public void action() {
        System.out.println("action");
    }
}

Command

public interface Command {
    void execute();
}

ConcreteCommand

public class ConcreteCommand implements Command{
    private Receiver receiver;
    
    public ConcreteCommand(Receiver receiver) {
        this.receiver = receiver;
    }
    
    @Override
    public void execute() {
        receiver.action();
    }

}

Invoker

public class Invoker {
    private Command command;
    public Invoker(Command command) {
        this.command = command;
    }
    
    public void invoke() {
        command.execute();
    }
}

具体实现

public class CommandPatternMain {

    public static void main(String[] args) {
        
        Receiver receiver = new Receiver();
        Command command = new ConcreteCommand(receiver);
        Invoker invoker = new Invoker(command);
        
        invoker.invoke();

    }

}
4. 命令模式实例-AudioPlayer系统

小女孩茱丽(Julia)有一个盒式录音机,此录音机有播音(Play)、倒带(Rewind)和停止(Stop)功能,录音机的键盘便是请求者(Invoker)角色;茱丽(Julia)是客户端角色,而录音机便是接收者角色。Command类扮演抽象命令角色,而PlayCommand、StopCommand和RewindCommand便是具体命令类。茱丽(Julia)不需要知道播音(play)、倒带(rewind)和停止(stop)功能是怎么具体执行的,这些命令执行的细节全都由键盘(Keypad)具体实施。茱丽(Julia)只需要在键盘上按下相应的键便可以了。

录音机是典型的命令模式。录音机按键把客户端与录音机的操作细节分割开来。

AudioPlayer系统

被调用者,AudioPlayer

public class AudioPlayer {
    
    public void play() {
        System.out.println("play");
    }
    
    public void replay() {
        System.out.println("replay");
    }
    
    public void pause() {
        System.out.println("pause");
    }
    
    public void stop() {
        System.out.println("stop");
    }
}

抽象命令

public interface Command {
    void execute();
}

具体的命令

public class PlayCommand implements Command{
    
    private AudioPlayer audioPlayer;
    
    public PlayCommand(AudioPlayer audioPlayer) {
        this.audioPlayer = audioPlayer;
    }
    
    @Override
    public void execute() {
        audioPlayer.play();
    }

}
public class ReplayCommand implements Command{
    
    private AudioPlayer audioPlayer;
    
    public ReplayCommand(AudioPlayer audioPlayer) {
        this.audioPlayer = audioPlayer;
    }
    
    @Override
    public void execute() {
        audioPlayer.replay();
    }
}
public class PauseCommand implements Command{
    
    private AudioPlayer audioPlayer;
    
    public PauseCommand(AudioPlayer audioPlayer) {
        this.audioPlayer = audioPlayer;
    }
    
    @Override
    public void execute() {
        audioPlayer.pause();
    }
}
public class StopCommand implements Command{
    
    private AudioPlayer audioPlayer;
    
    public StopCommand(AudioPlayer audioPlayer) {
        this.audioPlayer = audioPlayer;
    }
    
    @Override
    public void execute() {
        audioPlayer.stop();
    }
}

调用者 Invoker

public class AudioPlayerInvoker {
    
    private PlayCommand playCommand;
    private ReplayCommand replayCommand;
    private PauseCommand pauseCommand;
    private StopCommand stopCommand;
    
    public void setPlayCommand(PlayCommand playCommand) {
        this.playCommand  = playCommand;
    }
    
    public void setReplayCommand(ReplayCommand replayCommand) {
        this.replayCommand = replayCommand;
    }
    
    public void setPauseCommand(PauseCommand pauseCommand) {
        this.pauseCommand = pauseCommand;
    }
    
    public void setStopCommand(StopCommand stopCommand) {
        this.stopCommand = stopCommand;
    }
    
    public void play() {
        playCommand.execute();
    }
    
    public void replay() {
        replayCommand.execute();
    }
    
    public void pause() {
        pauseCommand.execute();
    }
    
    public void stop() {
        stopCommand.execute();
    }
    
    
}

具体实现

public class NormalCommandPatternDemoMain {

    public static void main(String[] args) {
        AudioPlayer audioPlayer = new AudioPlayer();
        
        PlayCommand playCommand = new PlayCommand(audioPlayer);
        ReplayCommand replayCommand = new ReplayCommand(audioPlayer);
        PauseCommand pauseCommand = new PauseCommand(audioPlayer);
        StopCommand stopCommand = new StopCommand(audioPlayer);
        
        AudioPlayerInvoker invoker = new AudioPlayerInvoker();
        invoker.setPlayCommand(playCommand);
        invoker.setReplayCommand(replayCommand);
        invoker.setPauseCommand(pauseCommand);
        invoker.setStopCommand(stopCommand);
        
        invoker.play();
        invoker.replay();
        invoker.pause();
        invoker.stop();
    }

}
5. 宏命令模式

所谓宏命令简单点说就是包含多个命令的命令,是一个命令的组合。

设想茱丽的录音机有一个记录功能,可以把一个一个的命令记录下来,再在任何需要的时候重新把这些记录下来的命令一次性执行,这就是所谓的宏命令集功能。因此,茱丽的录音机系统现在有四个键,分别为播音、倒带、停止和宏命令功能。此时系统的设计与前面的设计相比有所增强,主要体现在Julia类现在有了一个新方法,用以操作宏命令键。


宏命令模式

在上面例子的基础上,增加和修改的部分
MacroCommand 宏命令接口

public interface MacroCommand extends Command{
    void add(Command command);
    void remove(Command command);
}

ConcreteMacroCommand 宏命令接口的具体实现

public class MacroAudioCommand implements MacroCommand{
    
    private List<Command> commandList;
    
    public MacroAudioCommand() {
        commandList = new ArrayList<>();
    }
    @Override
    public void add(Command command) {
        commandList.add(command);
    }
    
    @Override
    public void remove(Command command) {
        commandList.remove(command);
    }
    
    @Override
    public void execute() {
        for(Command command:commandList) {
            command.execute();
        }
    }
}

AudioPlayerInvoker的修改

public class AudioPlayerInvoker {

    private MacroAudioCommand macroAudioCommand;
    
    public AudioPlayerInvoker() {
        macroAudioCommand = new MacroAudioCommand();
    }
    
    public void add(Command command) {
        macroAudioCommand.add(command);
    }
    
    public void remove(Command command) {
        macroAudioCommand.remove(command);
    }
    
    public void invoke() {
        macroAudioCommand.execute();
    }
}

具体实现部分的修改

public class MacroCommandPatternDemoMain {

    public static void main(String[] args) {
        AudioPlayer audioPlayer = new AudioPlayer();
        
        PlayCommand playCommand = new PlayCommand(audioPlayer);
        ReplayCommand replayCommand = new ReplayCommand(audioPlayer);
        PauseCommand pauseCommand = new PauseCommand(audioPlayer);
        StopCommand stopCommand = new StopCommand(audioPlayer);
        
        AudioPlayerInvoker invoker = new AudioPlayerInvoker();
        invoker.add(playCommand);
        invoker.add(replayCommand);
        invoker.add(pauseCommand);
        invoker.add(stopCommand);
        
        invoker.invoke();

    }

}

6. 命令模式的优点

(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。

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