【设计模式】二十五、命令模式

140 阅读6分钟

这是我参与「掘金日新计划 · 2 月更文挑战」的第 25 天,点击查看活动详情

系列文章|源码

github.com/tyronczt/de…

定义-是什么

命令模式(Command Pattern)是一种数据驱动的设计模式,它属于行为型模式。请求以命令的形式包裹在对象中,并传给调用对象。调用对象寻找可以处理该命令的合适的对象,并把该命令传给相应的对象,该对象执行命令。

在命令模式结构图中包含如下几个角色:

● 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。

命令模式的本质是对请求进行封装,一个请求对应于一个命令,将发出命令的责任和执行命令的责任分割开。每一个命令都是一个操作:请求的一方发出请求要求执行一个操作;接收的一方收到请求,并执行相应的操作。命令模式允许请求的一方和接收的一方独立开来,使得请求的一方不必知道接收请求的一方的接口,更不必知道请求如何被接收、操作是否被执行、何时被执行,以及是怎么被执行的。

意图: 将一个请求封装成一个对象,从而使您可以用不同的请求对客户进行参数化。

主要解决: 在软件系统中,行为请求者与行为实现者通常是一种紧耦合的关系,但某些场合,比如需要对行为进行记录、撤销或重做、事务等处理时,这种无法抵御变化的紧耦合的设计就不太合适。

思考-为什么

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到系统中。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。
  • 可以比较容易地设计一个命令队列或宏命令(组合命令)。
  • 为请求的撤销(Undo)和恢复(Redo)操作提供了一种设计和实现方案。

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。

应用-怎么用

应用场景

  1. 如果你需要通过操作来参数化对象, 可使用命令模式

命令模式可将特定的方法调用转化为独立对象。 这一改变也带来了许多有趣的应用: 你可以将命令作为方法的参数进行传递、 将命令保存在其他对象中, 或者在运行时切换已连接的命令等。

举个例子: 你正在开发一个 GUI 组件 (例如上下文菜单), 你希望用户能够配置菜单项, 并在点击菜单项时触发操作。

  1. 如果你想要将操作放入队列中、 操作的执行或者远程执行操作, 可使用命令模式

同其他对象一样, 命令也可以实现序列化 (序列化的意思是转化为字符串), 从而能方便地写入文件或数据库中。 一段时间后, 该字符串可被恢复成为最初的命令对象。 因此, 你可以延迟或计划命令的执行。 但其功能远不止如此! 使用同样的方式, 你还可以将命令放入队列、 记录命令或者通过网络发送命令。

  1. 如果你想要实现操作回滚功能, 可使用命令模式

尽管有很多方法可以实现撤销和恢复功能, 但命令模式可能是其中最常用的一种。

为了能够回滚操作, 你需要实现已执行操作的历史记录功能。 命令历史记录是一种包含所有已执行命令对象及其相关程序状态备份的栈结构。

这种方法有两个缺点。 首先, 程序状态的保存功能并不容易实现, 因为部分状态可能是私有的。 你可以使用备忘录模式来在一定程度上解决这个问题。

其次, 备份状态可能会占用大量内存。 因此, 有时你需要借助另一种实现方式: 命令无需恢复原始状态, 而是执行反向操作。 反向操作也有代价: 它可能会很难甚至是无法实现。

实现方式

  1. 声明仅有一个执行方法的命令接口。
  2. 抽取请求并使之成为实现命令接口的具体命令类。 每个类都必须有一组成员变量来保存请求参数和对于实际接收者对象的引用。 所有这些变量的数值都必须通过命令构造函数进行初始化。
  3. 找到担任 职责的类。 在这些类中添加保存命令的成员变量。 发送者只能通过命令接口与其命令进行交互。 发送者自身通常并不创建命令对象, 而是通过客户端代码获取。
  4. 修改发送者使其执行命令, 而非直接将请求发送给接收者。
  5. 客户端必须按照以下顺序来初始化对象:
    • 创建接收者。
    • 创建命令, 如有需要可将其关联至接收者。
    • 创建发送者并将其与特定命令关联。

参考

命令模式-Command Pattern - 请求发送者与接收者解耦——命令模式(一)

命令设计模式