掌握设计模式–命令模式

命令模式(Command Pattern)

命令模式(Command Pattern)是一种行为型设计模式,它将请求(命令)封装成对象,从而使您能够参数化客户端(调用者)使用不同的请求、队列请求或者日志请求,甚至支持可撤销的操作。

核心思想将请求封装成对象,从而使得调用者与接收者解耦,同时支持请求的存储、撤销、重做和排队执行。

主要组成部分

  1. Command(命令接口):通常是一个接口,定义一个执行命令的 execute() 方法。
  2. ConcreteCommand(具体命令):实现命令接口,并定义执行该命令的具体操作,通常将请求的接收者(Receiver)和操作绑定在一起。
  3. Client(客户端):创建一个具体命令对象并设置其接收者(Receiver)。
  4. Invoker(调用者):请求命令的执行。通常在用户操作时,会调用 execute() 方法。
  5. Receiver(接收者):知道如何实施与执行一个请求相关的操作,实际的业务逻辑通常由此类执行。

案例实现

一个 图形编辑器,用户可以执行对图形的操作(如绘制、擦除等),并能够撤销这些操作。

案例类图

掌握设计模式--命令模式

命令调用者类依赖于命令接口,命令接口下的具体命令类操作实际的业务逻辑

Command接口

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

绘制图形命令

// ConcreteCommand - 绘制图形命令 public class DrawShapeCommand implements Command {     private Shape shape;      public DrawShapeCommand(Shape shape) {         this.shape = shape;     }      @Override     public void execute() {         shape.draw();     }      @Override     public void undo() {         shape.erase();     } }  // ConcreteCommand - 删除图形命令 class EraseShapeCommand implements Command {     private Shape shape;      public EraseShapeCommand(Shape shape) {         this.shape = shape;     }      @Override     public void execute() {         shape.erase();     }      @Override     public void undo() {         shape.draw();     } } 

接受者--抽象图形类

public abstract class Shape {     protected String name;      public abstract void draw();     public abstract void erase(); } 

接受者--具体图形类

public class Circle extends Shape {     public Circle() {         this.name = "Circle";     }      @Override     public void draw() {         System.out.println("绘制图形 " + name);     }      @Override     public void erase() {         System.out.println("擦除图形 " + name);     } }  class Rectangle extends Shape {     public Rectangle() {         this.name = "Rectangle";     }      @Override     public void draw() {         System.out.println("绘制图形 " + name);     }      @Override     public void erase() {         System.out.println("擦除图形 " + name);     } } 

命令调用者

public class CommandInvoker {     private Stack<Command> commandHistory = new Stack<>();      public void executeCommand(Command command) {         command.execute();         commandHistory.push(command);     }      public void undo() {         if (!commandHistory.isEmpty()) {             Command lastCommand = commandHistory.pop();             lastCommand.undo();         } else {             System.out.println("No commands to undo.");         }     } } 

测试代码

public class CommandDemo {     public static void main(String[] args) {         // 创建图形         Shape circle = new Circle();         Shape rectangle = new Rectangle();          // 创建命令         Command drawCircleCommand = new DrawShapeCommand(circle);         Command drawRectangleCommand = new DrawShapeCommand(rectangle);         Command eraseCircleCommand = new EraseShapeCommand(circle);         Command eraseRectangleCommand = new EraseShapeCommand(rectangle);          // 创建命令调用者         CommandInvoker invoker = new CommandInvoker();          // 执行命令         invoker.executeCommand(drawCircleCommand);  // 绘制圆形         invoker.executeCommand(drawRectangleCommand);  // 绘制矩形         invoker.executeCommand(eraseCircleCommand);  // 删除圆形         invoker.executeCommand(eraseRectangleCommand);  // 删除矩形          // 撤销操作         invoker.undo();  // 撤销删除矩形         invoker.undo();  // 撤销删除圆形         invoker.undo();  // 撤销绘制矩形         invoker.undo();  // 撤销绘制圆形         invoker.undo();     } } 

测试结果

绘制图形 Circle

绘制图形 Rectangle

擦除图形 Circle

擦除图形 Rectangle

绘制图形 Rectangle

绘制图形 Circle

擦除图形 Rectangle

擦除图形 Circle

No commands to undo.

优缺点和适用场景

优点:

  1. 解耦请求者和接收者:请求者(客户端)不需要知道接收者的具体实现,只需要知道命令接口。
  2. 支持撤销操作:可以将命令对象设计为支持撤销的操作,使得某些操作能够撤回。
  3. 可以将命令参数化:命令可以作为参数传递,或被存储起来,支持批量操作。
  4. 扩展性好:增加新的命令时,不需要改变现有代码,只需要新增具体命令类。

缺点:

  1. 增加类的数量:每个具体命令类都需要创建一个类,可能导致类的数量增多。
  2. 实现复杂度:如果系统中的命令非常多,可能导致命令类实现过于复杂。

命令模式在 GUI 程序、事务管理、队列任务等场景中非常常见。

适用场景

  • 需要解耦请求者和接收者。
  • 需要撤销、重做操作。
  • 需要存储请求、支持队列、日志功能。
  • 需要动态选择操作或扩展操作。
  • 需要将多个操作封装为一个命令。
  • 需要管理跨平台或多设备的操作。

总结

命令模式的核心关注点是将请求封装成对象,从而使得请求的发送者(调用者)和接收者(执行者)解耦。命令模式通过把请求封装成命令对象,使得你可以在不改变请求者的情况下改变请求的执行方式、顺序或者操作对象。

  • 行为封装:命令模式将请求、操作或事务封装为命令对象,这些对象可以被请求者调用。请求者不关心具体操作的执行方式,只需要调用命令对象的执行方法即可。

  • 请求者和执行者解耦:通过引入命令对象,调用者和被调用者的关系被解耦,调用者不需要知道如何执行操作,也不需要知道具体的操作是什么,只需要发出命令请求。

掌握设计模式--命令模式

需要查看往期设计模式文章的,可以在个人主页中或者文章开头的集合中查看,可关注我,持续更新中。。。


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