设计模式——命令模式（遥控器与灯）

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本文主要对命令模式进行概述讲解，并使用使用遥控器与灯来讲述命令模式中调用者与接收者的关系。

一、概述

命令模式（英语：Command pattern）是一种设计模式，它尝试以对象来代表实际行动。命令对象可以把行动(action) 及其参数封装起来，于是这些行动可以被重复使用、撤销、撤销后重做。

这个是概念是来自维基百科，我觉得最容易理解，就是把命令封装成对象，使命令可以重复调用、撤销，降低了调用者和接受者的耦合，同时容易扩展出新的命令。

其他描述：
1.将“请求”封装成对象，以便使不同的请求、队列或日志来参数化其他对象，命令模式也支持可撤销操作。（Head First 设计模式）
2.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。（Java与模式）

大家做适当参考，不理解可以先看看下面的源码！

二、结构

如图，这是命令模式的结构：

以用遥控器开灯为例（Head First 设计模式例子）

Invoker：命令调用者,负责调用命令对象的请求——遥控器
Command：声明了一个具体命令类实现的接口——命令的接口
ConcreteCommand：具体命令，实现了Invoker和Receiver之间的解耦，通常持有接收者对象的饮用——开灯按钮执行的命令
Receiver:命令接收者，真正接收命令并执行动作的对象——灯
Client：客户端，创造具体的命令，并确定接收者

三、源代码

Receiver——二档亮度的灯

// 二档调节的灯，在这里作为接收者
public class Light {
    public static final String HIGH = "贼亮";

    public static final String MEDIUM = "有点亮";

    public static final String LOW = "快灭火了";

    public static final String OFF = "真的灭火了~";

    private String luminance;

    public Light() {
        this.luminance = OFF;
    }

    public void off() {
        System.out.println("灯关闭了");
        this.luminance = OFF;
    }

    public void high() {
        System.out.println("贼亮");
        this.luminance = HIGH;
    }

    public void medium() {
        System.out.println("挺亮地！");
        this.luminance = MEDIUM;
    }

    public void low() {
        System.out.println("快灭火了");
        this.luminance = LOW;
    }
    
    public String getLuminance(){
        return this.luminance;
    }
}

Command——做个命令接口，带撤销功能

public interface Command {
    void excute();
    void undo();
}

LightHighCommand——高光命令

public class LightHighCommand implements Command {
    private Light light;
    private String preLuminance;
    @Override
    public void excute() {
        // 备份上一个命令，撤销使用
        preLuminance = light.getLuminance();
        light.high();
    }

    @Override
    public void undo() {
        if (Light.HIGH.equals(preLuminance)){
            light.high();
        }else if(Light.MEDIUM.equals(preLuminance) ){
            light.medium();
        }else if (Light.LOW.equals(preLuminance)){
            light.low();
        }else if (Light.OFF.equals(preLuminance)){
            light.off();
        }
    }

    public LightHighCommand(Light light) {
        this.light = light;
    }
    // 智能遥控器按键功能可以控制多个灯
    // 如果控制令一个接收者，可以传入，不用新建命令
    public void setLight(Light light) {
        this.light = light;
    }
}

LightOffCommand——关灯命令

public class LightOffCommand implements Command {
    private Light light;
    private String preLuminance;

    public LightOffCommand(Light light) {
        this.light = light;
    }

    @Override
    public void excute() {
        preLuminance = light.getLuminance();
        light.off();
    }

    @Override
        public void undo() {
            if (Light.HIGH.equals(preLuminance)){
                light.high();
            }else if(Light.MEDIUM.equals(preLuminance) ){
                light.medium();
            }else if (Light.LOW.equals(preLuminance)){
                light.low();
            }else if (Light.OFF.equals(preLuminance)){
                light.off();
            }
        }
    
    public void setLight(Light light) {
        this.light = light;
    }
}

Invoker——遥控器

public class RemoteControl {
    private Command off;
    private Command high;
    private Command medium;
    private Command low;
    private Command preCommand;

    public void setOff(Command off) {
        this.off = off;

    }

    public void setHigh(Command high) {
        this.high = high;
    }

    public void setMedium(Command medium) {
        this.medium = medium;
    }

    public void setLow(Command low) {
        this.low = low;

    }

    public void lightOff() {
        off.excute();
        preCommand = off;
    }

    public void lightHigh() {
        high.excute();
        preCommand = high;

    }

    public void lightMedium() {
        medium.excute();
        preCommand = medium;

    }

    public void lightLow() {
        low.excute();
        preCommand = low;
    }

    public void undo() {
        if (preCommand == null) {
            System.out.println("无法撤销");
        } else {
            preCommand.undo();
        }
    }
}

Client——客户端

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建接收者
        Light light = new Light();
        // 创建命令
        Command lightHighCommand = new LightHighCommand(light);
        Command lightOffCommand = new LightOffCommand(light);
        // 创建调用者
        RemoteControl remoteControl = new RemoteControl();
        remoteControl.setHigh(lightHighCommand);
        remoteControl.setOff(lightOffCommand);
        // 调用
        remoteControl.lightHigh();
        remoteControl.lightOff();
        remoteControl.undo();
    }
}

————————>结果
贼亮
灯关闭了
贼亮

以上就是一个带撤回功能的命令模式，其中:

如果想实现多步撤回，可以考虑把调用者中的preCommand换成stack;

如果想实现组合命令，可以重新创建一个宏命令，如下

public class MacroCommand implements Command {
    private Command[] commands;

    public MacroCommand(Command[] commands) {
        this.commands = commands;
    }

    @Override
    public void excute() {
        for (Command command : commands) {
            command.excute();
        }
    }

    @Override
    public void undo() {
        for (Command command : commands) {
            command.undo();
        }
    }
}

你可以用这个命令实现任何形式的命令组合，甚至如果你觉得你的遥控器可以控制空调，控制电源，控制电饭锅，你甚至可以把这些命令组合进来~

四、命令模式的优缺点

优点

解耦合：将命令调用者和命令执行者通过命令进行解耦，命令调用者不关心由谁来执行命令，只要命令执行就可以
更动态的控制：请求被封装成对象后，可以轻易的参数化、队列化、日志化，使系统更加灵活。
更容易的命令组合：有了宏命令后，可以任意的对命令进行组合
更好扩展性：可以轻易的添加新的命令，并不会影响到其他的命令

缺点

命令过多时，会创建了过多的命令类，不方便进行管理

五、总结

本文对命令模式作了简单的介绍，命令模式只要明白调用者如何通过命令与接收者交互，就比较好理解。在实际应用中，命令模式可以用在并行处理、事务行为、线程池等地方。例如传统的线程池就有addTask()方法将命令加入到等待被执行的队列中，允许多线程执行实现java.lang.Runnable 的命令，尽管线程池本身对具体的任务毫无认知。