命令模式的定义

命令模式的英文翻译是 Command Design Pattern。在 GoF 的《设计模式》一书中，它是这么定义的：

The command pattern encapsulates a request as an object, thereby letting us parameterize other objects with different requests, queue or log requests, and support undoable operations.

翻译成中文就是下面这样。

命令模式将请求（命令）封装为一个对象，这样可以使用不同的请求参数化其他对象（将不同请求依赖注入到其他对象），并且能够支持请求（命令）的排队执行、记录日志、撤销等（附加控制）功能。

对于 GoF 给出的定义，进一步解读。

落实到编码实现，命令模式用的最核心的实现手段，是将函数封装成对象。 我们知道，C 语言支持函数指针，我们可以把函数当作变量传递来传递去。但是，在大部分编程语言中，函数没法儿作为参数传递给其他函数，也没法儿赋值给变量。借助命令模式，我们可以将函数封装成对象。具体来说就是，设计一个包含这个函数的类，实例化一个对象传来传去，这样就可以实现把函数像对象一样使用。从实现的角度来说，它类似回调。

当我们把函数封装成对象之后，对象就可以存储下来，方便控制执行。所以，命令模式的主要作用和应用场景，是用来控制命令的执行，比如，异步、延迟、排队执行命令、撤销重做命令、存储命令、给命令记录日志等等，这才是命令模式能发挥独一无二作用的地方。

命令模式使得请求发送者与请求接收者消除彼此之间的耦合,让对象之间的调用关系更加灵活,实现解耦
在命令模式中,会将一个请求封装为一个对象,以便使用不同参数来表示不同的请求(即命名),同时命令模式也支持可撤销的操作。
通俗易懂的理解:将军发布的令,士兵去执行。其中有几个角色:将军(命令发布者)、士兵(命令的具体执行者)、命令(连接将军和士兵)。Invoker是调用者(将军) Receiver是被调用者(士兵) , MyCommand是命令,实现了Command接口,持有接收对象

命令模式的原理类图

对原理类图的说明-即(命名模式的角色及职责)

Invoker是调用者角色
Command:是命令角色,需要执行的所有命令都在这里,可以是接口或抽象类
Receiver:接受者角色,知道如何实施和执行一个请求相关的操作
ConcreteCommand:将一个接受者对象与一个动作绑定,调用接受者相应的操作,实现execute

假设我们正在开发一个类似《天天酷跑》或者《QQ 卡丁车》这样的手游。这种游戏本身的复杂度集中在客户端。后端基本上只负责数据（比如积分、生命值、装备）的更新和查询，所以，后端逻辑相对于客户端来说，要简单很多。

为了提高性能，我们会把游戏中玩家的信息保存在内存中。在游戏进行的过程中，只更新内存中的数据，游戏结束之后，再将内存中的数据存档，也就是持久化到数据库中。为了降低实现的难度，一般来说，同一个游戏场景里的玩家，会被分配到同一台服务上。这样，一个玩家拉取同一个游戏场景中的其他玩家的信息，就不需要跨服务器去查找了，实现起来就简单了很多。

一般来说，游戏客户端和服务器之间的数据交互是比较频繁的，所以，为了节省网络连接建立的开销，客户端和服务器之间一般采用长连接的方式来通信。通信的格式有多种，比如 Protocol Buffer、JSON、XML，甚至可以自定义格式。不管是什么格式，客户端发送给服务器的请求，一般都包括两部分内容：指令和数据。其中，指令我们也可以叫作事件，数据是执行这个指令所需的数据。

服务器在接收到客户端的请求之后，会解析出指令和数据，并且根据指令的不同，执行不同的处理逻辑。对于这样的一个业务场景，一般有两种架构实现思路。

常用的一种实现思路是利用多线程。一个线程接收请求，接收到请求之后，启动一个新的线程来处理请求。具体点讲，一般是通过一个主线程来接收客户端发来的请求。每当接收到一个请求之后，就从一个专门用来处理请求的线程池中，捞出一个空闲线程来处理。
另一种实现思路是在一个线程内轮询接收请求和处理请求。这种处理方式不太常见。尽管它无法利用多线程多核处理的优势，但是对于 IO 密集型的业务来说，它避免了多线程不停切换对性能的损耗，并且克服了多线程编程 Bug 比较难调试的缺点，也算是手游后端服务器开发中比较常见的架构模式了。

我们接下来就重点讲一下第二种实现方式。

整个手游后端服务器轮询获取客户端发来的请求，获取到请求之后，借助命令模式，把请求包含的数据和处理逻辑封装为命令对象，并存储在内存队列中。然后，再从队列中取出一定数量的命令来执行。执行完成之后，再重新开始新的一轮轮询。具体的示例代码如下所示，你可以结合着一块看下。

public interface Command {
  void execute();
}

public class GotDiamondCommand implements Command {
  // 省略成员变量
  public GotDiamondCommand(/*数据*/) {
    //...
  }
  @Override
  public void execute() {
    // 执行相应的逻辑
  }
}

//GotStartCommand/HitObstacleCommand/ArchiveCommand类省略
public class GameApplication {
  private static final int MAX_HANDLED_REQ_COUNT_PER_LOOP = 100;
  private Queue<Command> queue = new LinkedList<>();
  public void mainloop() {
    while (true) {
      List<Request> requests = new ArrayList<>();
      
      //省略从epoll或者select中获取数据，并封装成Request的逻辑，
      //注意设置超时时间，如果很长时间没有接收到请求，就继续下面的逻辑处理。
      
      for (Request request : requests) {
        Event event = request.getEvent();
        Command command = null;
        if (event.equals(Event.GOT_DIAMOND)) {
          command = new GotDiamondCommand(/*数据*/);
        } else if (event.equals(Event.GOT_STAR)) {
          command = new GotStartCommand(/*数据*/);
        } else if (event.equals(Event.HIT_OBSTACLE)) {
          command = new HitObstacleCommand(/*数据*/);
        } else if (event.equals(Event.ARCHIVE)) {
          command = new ArchiveCommand(/*数据*/);
        } // ...一堆else if...
        queue.add(command);
      }
      int handledCount = 0;
      while (handledCount < MAX_HANDLED_REQ_COUNT_PER_LOOP) {
        if (queue.isEmpty()) {
          break;
        }
        Command command = queue.poll();
        command.execute();
      }
    }
  }
}

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。

一个案例

我们买了一套智能家电,有照明灯、风扇、冰箱、洗衣机,我们只要在手机上安装app就可以控制对这些家电工作
这些智能家电来自不同的厂家,我们不想针对每一种家电都安装一个App,分别控制,我们希望只要一个app 就可以控制全部智能家电。
要实现一个app控制所有智能家电的需要,则每个智能家电厂家都要提供一个统一的接口给app调用,这时就可以考虑使用命令模式。
命令模式可将“动作的请求者”从“动作的执行者”对象中解耦出来.
在例子中,动作的请求者是手机app,动作的执行者是每个厂商的一个家电产品

package com.evan.command;

/**
 * @Description 创建命令接口
 * @ClassName Command
 * @Author Evan
 * @date 2019.12.10 22:41
 */
public interface Command {

    // 执行动作(操作)
    public void execute();

    // 撤销动作(操作)
    public void undo();
}

package com.evan.command;

/**
 * @Description
 * @ClassName LightReceiver
 * @Author Evan
 * @date 2019.12.10 22:43
 */
public class LightReceiver {

    public void on() {
        System.out.println(" 电灯打开了.. ");
    }

    public void off() {
        System.out.println(" 电灯关闭了.. ");
    }
}

package com.evan.command;

/**
 * @Description
 * @ClassName LightReceiver
 * @Author Evan
 * @date 2019.12.10 22:43
 */
public class LightReceiver {

    public void on() {
        System.out.println(" 电灯打开了.. ");
    }

    public void off() {
        System.out.println(" 电灯关闭了.. ");
    }
}

package com.evan.command;

/**
 * @Description
 * @ClassName LightOnCommand
 * @Author Evan
 * @date 2019.12.10 22:43
 */
public class LightOnCommand implements Command {

    //聚合LightReceiver
    LightReceiver light;

    public LightOnCommand(LightReceiver light) {
        this.light = light;
    }

    @Override
    public void execute() {
        //调用接收者的方法
        light.on();
    }

    @Override
    public void undo() {
        //调用接收者的方法
        light.off();
    }
}

package com.evan.command;

/**
 * @Description
 * @ClassName LightOffCommand
 * @Author Evan
 * @date 2019.12.10 22:46
 */
public class LightOffCommand implements Command {

    // 聚合LightReceiver
    LightReceiver light;

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

    @Override
    public void execute() {
        // 调用接收者的方法
        light.off();

    }

    @Override
    public void undo() {
        // 调用接收者的方法
        light.on();
    }
}

package com.evan.command;

/**
 * @Description  没有任何命令，即空执行: 用于初始化每个按钮, 当调用空命令时，对象什么都不做
 *  其实，这样是一种设计模式, 可以省掉对空判断
 * @ClassName NoCommand
 * @Author Evan
 * @date 2019.12.10 22:48
 */
public class NoCommand implements Command {
    @Override
    public void execute() {

    }

    @Override
    public void undo() {

    }
}

package com.evan.command;

/**
 * @Description
 * @ClassName RemoteController
 * @Author Evan
 * @date 2019.12.10 22:53
 */
public class RemoteController {
    // 开 按钮的命令数组
    Command[] onCommands;
    Command[] offCommands;

    // 执行撤销的命令
    Command undoCommand;

    // 构造器，完成对按钮初始化

    public RemoteController() {

        onCommands = new Command[5];
        offCommands = new Command[5];

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            onCommands[i] = new NoCommand();
            offCommands[i] = new NoCommand();
        }
    }

    // 给我们的按钮设置你需要的命令
    public void setCommand(int no, Command onCommand, Command offCommand) {
        onCommands[no] = onCommand;
        offCommands[no] = offCommand;
    }

    // 按下开按钮
    public void onButtonWasPushed(int no) { // no 0
        // 找到你按下的开的按钮， 并调用对应方法
        onCommands[no].execute();
        // 记录这次的操作，用于撤销
        undoCommand = onCommands[no];

    }

    // 按下开按钮
    public void offButtonWasPushed(int no) { // no 0
        // 找到你按下的关的按钮， 并调用对应方法
        offCommands[no].execute();
        // 记录这次的操作，用于撤销
        undoCommand = offCommands[no];

    }

    // 按下撤销按钮
    public void undoButtonWasPushed() {
        undoCommand.undo();
    }

}

package com.evan.command;

/**
 * @Description
 * @ClassName Client
 * @Author Evan
 * @date 2019.12.10 22:53
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {

        //使用命令设计模式，完成通过遥控器，对电灯的操作

        //创建电灯的对象(接受者)
        LightReceiver lightReceiver = new LightReceiver();

        //创建电灯相关的开关命令
        LightOnCommand lightOnCommand = new LightOnCommand(lightReceiver);
        LightOffCommand lightOffCommand = new LightOffCommand(lightReceiver);

        //需要一个遥控器
        RemoteController remoteController = new RemoteController();

        //给我们的遥控器设置命令, 比如 no = 0 是电灯的开和关的操作
        remoteController.setCommand(0, lightOnCommand, lightOffCommand);

        System.out.println("--------按下灯的开按钮-----------");
        remoteController.onButtonWasPushed(0);
        System.out.println("--------按下灯的关按钮-----------");
        remoteController.offButtonWasPushed(0);
        System.out.println("--------按下撤销按钮-----------");
        remoteController.undoButtonWasPushed();
    }

}

若加入电视机

package com.evan.command;

/**
 * @Description
 * @ClassName TVReceiver
 * @Author Evan
 * @date 2019.12.10 22:51
 */
public class TVReceiver {
    public void on() {
        System.out.println(" 电视机打开了.. ");
    }

    public void off() {
        System.out.println(" 电视机关闭了.. ");
    }
}

package com.evan.command;

/**
 * @Description
 * @ClassName TVOnCommand
 * @Author Evan
 * @date 2019.12.10 22:52
 */
public class TVOnCommand implements Command {

    // 聚合TVReceiver
    TVReceiver tv;

    // 构造器
    public TVOnCommand(TVReceiver tv) {
        this.tv = tv;
    }

    @Override
    public void execute() {
        // 调用接收者的方法
        tv.on();
    }

    @Override
    public void undo() {
        // 调用接收者的方法
        tv.off();
    }
}

package com.evan.command;

/**
 * @Description
 * @ClassName TVOffCommand
 * @Author Evan
 * @date 2019.12.10 22:49
 */
public class TVOffCommand implements Command {

    // 聚合TVReceiver

    TVReceiver tv;

    // 构造器
    public TVOffCommand(TVReceiver tv) {
        super();
        this.tv = tv;
    }

    @Override
    public void execute() {
        // 调用接收者的方法
        tv.off();
    }

    @Override
    public void undo() {
        // 调用接收者的方法
        tv.on();
    }
}

package com.evan.command;

/**
 * @Description
 * @ClassName Client
 * @Author Evan
 * @date 2019.12.10 22:53
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {

        //使用命令设计模式，完成通过遥控器，对电灯的操作

        //创建电灯的对象(接受者)
        LightReceiver lightReceiver = new LightReceiver();

        //创建电灯相关的开关命令
        LightOnCommand lightOnCommand = new LightOnCommand(lightReceiver);
        LightOffCommand lightOffCommand = new LightOffCommand(lightReceiver);

        //需要一个遥控器
        RemoteController remoteController = new RemoteController();

        //给我们的遥控器设置命令, 比如 no = 0 是电灯的开和关的操作
        remoteController.setCommand(0, lightOnCommand, lightOffCommand);

        System.out.println("--------按下灯的开按钮-----------");
        remoteController.onButtonWasPushed(0);
        System.out.println("--------按下灯的关按钮-----------");
        remoteController.offButtonWasPushed(0);
        System.out.println("--------按下撤销按钮-----------");
        remoteController.undoButtonWasPushed();


        System.out.println("=========使用遥控器操作电视机==========");

        TVReceiver tvReceiver = new TVReceiver();

        TVOffCommand tvOffCommand = new TVOffCommand(tvReceiver);
        TVOnCommand tvOnCommand = new TVOnCommand(tvReceiver);

        //给我们的遥控器设置命令, 比如 no = 1 是电视机的开和关的操作
        remoteController.setCommand(1, tvOnCommand, tvOffCommand);

        System.out.println("--------按下电视机的开按钮-----------");
        remoteController.onButtonWasPushed(1);
        System.out.println("--------按下电视机的关按钮-----------");
        remoteController.offButtonWasPushed(1);
        System.out.println("--------按下撤销按钮-----------");
        remoteController.undoButtonWasPushed();

    }

}

命令模式的注意事项和细节

将发起请求的对象与执行请求的对象解耦。发起请求的对象是调用者,调用者只要调用命令对象的execute()方法就可以让接收者工作,而不必知道具体的接收者对象是谁、是如何实现的,命令对象会负责让接收者执行请求的动作,也就是说: "请求发起者”和“请求执行者”之间的解耦是通过命令对象实现的,命令对象起到了纽带桥梁的作用。
容易设计一个命令队列。只要把命令对象放到列队,就可以多线程的执行命令
容易实现对请求的撤销和重做
命令模式不足:可能导致某些系统有过多的具体命令类,增加了系统的复杂度,这点在在使用的时候要注意
空命令也是一种设计模式,它为我们省去了判空的操作。在上面的实例中,如果没有用空命令,我们每按下一个按键都要判空,这给我们编码带来一定的麻烦。
命令模式经典的应用场景:界面的一个按钮都是一条命令、模拟CMD(DOS命令)订单的撤销/恢复、触发反馈机制