【深入理解设计模式】命令设计模式

命令设计模式：

命令模式（Command Pattern）是一种行为型设计模式，它将请求封装为一个对象，从而使你可以用不同的请求对客户端进行参数化，对请求排队或记录请求日志，以及支持可撤销的操作。

概述

日常生活中，我们出去吃饭都会遇到下面的场景。

定义：

将一个请求封装为一个对象，使发出请求的责任和执行请求的责任分割开。这样两者之间通过命令对象进行沟通，这样方便将命令对象进行存储、传递、调用、增加与管理。

结构

命令模式包含以下主要角色：

• 抽象命令类（Command）角色： 定义命令的接口，声明执行的方法。
• 具体命令（Concrete Command）角色：具体的命令，实现命令接口；通常会持有接收者，并调用接收者的功能来完成命令要执行的操作。
• 实现者/接收者（Receiver）角色： 接收者，真正执行命令的对象。任何类都可能成为一个接收者，只要它能够实现命令要求实现的相应功能。
• 调用者/请求者（Invoker）角色： 要求命令对象执行请求，通常会持有命令对象，可以持有很多的命令对象。这个是客户端真正触发命令并要求命令执行相应操作的地方，也就是说相当于使用命令对象的入口。

命令模式的结构如下：

1. 定义一个命令接口，声明一个执行命令的方法。
2. 创建具体命令类，实现命令接口，并实现具体的命令。
3. 创建一个调用者类，用于调用命令对象的方法。
4. 在客户端代码中，创建命令对象，并调用其方法。

下面是一个简单的命令模式示例：

// 命令接口
public interface Command {
    void execute();
}

// 具体命令类1
public class ConcreteCommand1 implements Command {
	// 接收者
    private Receiver receiver;

    public ConcreteCommand1(Receiver receiver) {
        this.receiver = receiver;
    }

    @Override
    public void execute() {
        receiver.action1();
    }
}

// 具体命令类2
public class ConcreteCommand2 implements Command {
	// 接收者
    private Receiver receiver;

    public ConcreteCommand2(Receiver receiver) {
        this.receiver = receiver;
    }

    @Override
    public void execute() {
        receiver.action2();
    }
}

// 接收者类
public class Receiver {
    public void action1() {
        System.out.println("执行操作1");
    }

    public void action2() {
        System.out.println("执行操作2");
    }
}

// 调用者类
public class Invoker {
    private Command command;

    public void setCommand(Command command) {
        this.command = command;
    }

    public void executeCommand() {
        command.execute();
    }
}

// 客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Receiver receiver = new Receiver();
        Command command1 = new ConcreteCommand1(receiver);
        Command command2 = new ConcreteCommand2(receiver);

        Invoker invoker = new Invoker();
        invoker.setCommand(command1);
        invoker.executeCommand(); // 输出：执行操作1

        invoker.setCommand(command2);
        invoker.executeCommand(); // 输出：执行操作2
    }
}
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在这个示例中，我们定义了一个命令接口，两个具体命令类，以及一个接收者类和一个调用者类。客户端创建命令对象，并调用其方法。

案例实现

将上面的案例用代码实现，那我们就需要分析命令模式的角色在该案例中由谁来充当。

服务员： 就是调用者角色，由她来发起命令。

资深大厨： 就是接收者角色，真正命令执行的对象。

订单： 命令中包含订单。

类图如下：

代码如下：

/**
 * @author OldGj 2024/03/09
 * @version v1.0
 * @apiNote 抽象命令
 */
public interface Commend {

    void execute();

}
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/**
 * @author OldGj 2024/03/09
 * @version v1.0
 * @apiNote 订单类
 */
public class Order {

    // 餐桌号
    private int diningTable;

    // 用来存储餐名并记录份数
    private final Map<String, Integer> foodDic = new HashMap<String, Integer>();


    public int getDiningTable() {
        return diningTable;
    }

    public void setDiningTable(int diningTable) {
        this.diningTable = diningTable;
    }

    public Map<String, Integer> getFoodDic() {
        return foodDic;
    }

    public void setFood(String food, int num) {
        foodDic.put(food, num);
    }
}

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/**
 * @author OldGj 2024/03/09
 * @version v1.0
 * @apiNote 订单命令
 */
public class OrderCommend implements Commend {

    // 持有接受者对象 -> 执行命令的对象
    private final SeniorChef seniorChef;
    // 订单
    private final Order order;

    public OrderCommend(SeniorChef seniorChef, Order order) {
        this.seniorChef = seniorChef;
        this.order = order;
    }

    @Override
    public void execute() {
        System.out.println(order.getDiningTable() + "桌的订单");
        Map<String, Integer> foodDic = order.getFoodDic();
        Set<String> foodNames = foodDic.keySet();
        for (String foodName : foodNames) {
            seniorChef.createFood(foodDic.get(foodName), foodName);
        }

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }


        System.out.println(order.getDiningTable() + "桌的饭弄好了");
    }

}
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/**
 * @author OldGj 2024/03/09
 * @version v1.0
 * @apiNote 厨师类 - 命令接收者
 */
public class SeniorChef {

    public void createFood(int num, String food) {
        System.out.println(num + "份" + food );
    }

}
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/**
 * @author OldGj 2024/03/09
 * @version v1.0
 * @apiNote 服务员对象 - 命令的请求者
 */
public class Waiter {
	// 可同时持有多个命令
    private final List<Commend> commends = new ArrayList<>();

    public void setCommends(Commend commend) {
        commends.add(commend);
    }

    public void orderUp() {
        System.out.println("订单来了！");
        for (Commend commend : commends) {
            commend.execute();
        }
    }

}
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/**
 * @author OldGj 2024/03/09
 * @version v1.0
 * @apiNote 测试类 - 客户端
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建订单
        Order order1 = new Order();
        order1.setDiningTable(1);
        order1.setFood("爆炒河粉",2);
        order1.setFood("可乐",2);
        Order order2 = new Order();
        order2.setDiningTable(2);
        order2.setFood("肉丝",2);
        order2.setFood("雪碧",2);

        //创建厨师
        SeniorChef seniorChef = new SeniorChef();

        // 创建命令
        Commend commend = new OrderCommend(seniorChef,order1);
        Commend commend2 = new OrderCommend(seniorChef,order2);

        // 创建服务员
        Waiter waiter = new Waiter();
        waiter.setCommends(commend);
        waiter.setCommends(commend2);
        waiter.orderUp();
    }
}
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命令模式的主要优点是：

1. 命令对象将动作的请求与执行请求的对象解耦，使得可以很方便地扩展或修改行为。
2. 命令对象可以记录请求的日志，可以进行撤销和重做操作。
3. 命令对象可以实现宏命令，一组命令可以组合成一个命令对象。

命令模式的主要缺点是：

1. 命令对象可能过多，导致程序性能下降。
2. 命令对象可能需要实现一些公共接口，导致代码冗余。系统结构更加复杂。

使用场景

• 系统需要将请求调用者和请求接收者解耦，使得调用者和接收者不直接交互。
• 系统需要在不同的时间指定请求、将请求排队和执行请求。
• 系统需要支持命令的撤销(Undo)操作和恢复(Redo)操作。