设计模式 - 命令模式

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前言

开关可以控制电灯、电扇等加用电器,但是开关和某一个类电器并不是绑定的,通过不同的电线连接可以控制不同的设备。开关理解成一个请求的发送者,用户通过它来发送一个“开灯”请求,而电灯是“开灯”请求的最终接收者和处理者。开关和电灯之间并不存在直接耦合关系,它们通过电线连接在一起。使用不同的电线可以连接不同的请求接收者,只需更换一根电线。相同的发送者(开关)即可对应不同的接收者(电器)。

在软件开发中,类似的请求发送者和接收者场景,也需要通过一定的设计模式进行解耦合。这就要提到下文介绍的命令模式。

概念

命令模式(Command Pattern):将一个请求封装为一个对象,从而可用不同的请求对客户进行参数化;对请求排队或者记录请求日志,以及支持可撤销的操作。命令模式是一种对象行为型模式,其别名为动作(Action)模式或事务(Transaction)模式。

概念很抽象,我理解就是将请求发送者与请求接收者进行解耦,对于开关和电器的例子,通过不同的电线进行解耦合。

角色

  • Command(抽象命令类):抽象命令类一般是一个抽象类或接口,在其中声明了用于执行请求的execute()等方法,通过这些方法可以调用请求接收者的相关操作。
  • ConcreteCommand(具体命令类):具体命令类是抽象命令类的子类,实现了在抽象命令类中声明的方法。它对应具体的接收者对象,将接收者对象的动作绑定其中。在实现execute()方法时,将调用接收者对象的相关操作(Action)。
  • Invoker(调用者):调用者即请求发送者,它通过命令对象来执行请求。一个调用者并不需要在设计时确定其接收者,因此它只与抽象命令类之间存在关联关系。在程序运行时可以将一个具体命令对象注入其中,再调用具体命令对象的execute()方法,从而实现间接调用请求接收者的相关操作。
  • Receiver(接收者):接收者执行与请求相关的操作,它具体实现对请求的业务处理。

image.png 这些角色结合开关电器的例子,Invoker(调用者)对应开关,用来发送请求;Receiver(接收者)对应电灯等设备,用来相应“开灯”请求;ConcreteCommand(具体命令类)对应不同的电线,用来将Invoker与Receiver进行解耦合。

样例代码

abstract class Command {
    public abstract void execute();
}

class Invoker {
    private Command command;

    // 构造注入
    public Invoker(Command command) {
        this.command = command;
    }

    // 设值注入
    public void setCommand(Command command) {
        this.command = command;
    }

    // 业务方法,用于调用命令类的execute()方法
    public void call() {
        command.execute();
    }
}

class ConcreteCommand extends Command {
    // 维持一个请求接收者对象的引用
    private Receiver receiver = new Receiver();
    public void execute() {
        receiver.action(); // 调用请求接收者的业务处理方法
    }
}

class Receiver {
    public void action() {
        // 具体操作
    }
}

总结

优点

  • 降低系统的耦合度。由于请求者与接收者之间不存在直接引用,因此请求者与接收者之间实现完全解耦,相同的请求者可以对应不同的接收者。同样,相同的接收者也可以供不同的请求者使用,两者之间具有良好的独立性。
  • 新的命令可以很容易地加入系统中。由于增加新的具体命令类不会影响到其他类,因此增加新的具体命令类很容易,无须修改原有系统源代码甚至客户类代码,满足开闭原则的要求。

缺点

  • 使用命令模式可能会导致某些系统有过多的具体命令类。因为针对每一个对请求接收者的调用操作都需要设计一个具体命令类,因此在某些系统中可能需要提供大量的具体命令类,这将影响命令模式的使用。

参考资料

[1] 刘伟. 设计模式的艺术[M]. 清华大学出版社, 2020.