思考并回答以下问题:
- 通过命令对象进行沟通怎么理解?
- 命令抽象类是固定的格式怎么理解?
在软件开发系统中,常常出现“方法的请求者”与“方法的实现者”之间存在紧密的耦合关系。这不利于软件功能的扩展与维护。例如,想对行为进行“撤销、重做、记录”等处理都很不方便,因此“如何将方法的请求者与方法的实现者解耦?”变得很重要,命令模式能很好地解决这个问题。
在现实生活中,这样的例子也很多,例如,电视机遥控器(命令发送者)通过按钮(具体命令)来遥控电视机(命令接收者),还有计算机键盘上的“功能键”等。
命令模式的定义与特点
命令(Command)模式的定义如下:1
将一个请求封装为一个对象,使发出请求的责任和执行请求的责任分割开。这样两者之间通过命令对象进行沟通,这样方便将命令对象进行储存、传递、调用、增加与管理。
命令模式的主要优点如下。
- 1.降低系统的耦合度。命令模式能将调用操作的对象与实现该操作的对象解耦。
- 2.增加或删除命令非常方便。采用命令模式增加与删除命令不会影响其他类,它满足“开闭原则”,对扩展比较灵活。
- 3.可以实现宏命令。命令模式可以与组合模式结合,将多个命令装配成一个组合命令,即宏命令。
- 4.方便实现Undo和Redo操作。命令模式可以与后面介绍的备忘录模式结合,实现命令的撤销与恢复。
其缺点是:可能产生大量具体命令类。因为计对每一个具体操作都需要设计一个具体命令类,这将增加系统的复杂性。
命令模式的结构与实现
可以将系统中的相关操作抽象成命令,使调用者与实现者相关分离,其结构如下。
模式的结构
命令模式包含以下主要角色。
- 1.抽象命令类(Command)角色:声明执行命令的接口,拥有执行命令的抽象方法execute()。
- 2.具体命令角色(ConcreteCommand)角色:是抽象命令类的具体实现类,它拥有接收者对象,并通过调用接收者的功能来完成命令要执行的操作。
- 3.实现者/接收者(Receiver)角色:执行命令功能的相关操作,是具体命令对象业务的真正实现者。
- 4.调用者/请求者(Invoker)角色:是请求的发送者,它通常拥有很多的命令对象,并通过访问命令对象来执行相关请求,它不直接访问接收者。
其结构图如图1所示。
图1 命令模式的结构图
模式的实现
命令模式的代码如下:
Command.cs 抽象命令
1 | public abstract class Command |
ConcreteCommand.cs 具体命令
1 | public class ConcreteCommand : Command |
Receiver.cs 接收者,执行者
1 | using UnityEngine; |
Invoker.cs 服务员
1 | using UnityEngine; |
CommandClient.cs 客户
1 | using UnityEngine; |
程序的运行结果如下:1
2
3客户访问调用者的call()方法...
服务员提供的方法让命令command执行...
Receiver的Action方法执行了...
命令模式的应用实例
【例1】用命令模式实现客户去餐馆吃早餐的实例。
分析:客户去餐馆可选择的早餐有肠粉、河粉和馄饨等,客户可向服务员选择以上早餐中的若干种,服务员将客户的请求交给相关的厨师去做。这里的点早餐相当于“命令”,服务员相当于“调用者”,厨师相当于“接收者”,所以用命令模式实现比较合适。
首先,定义一个早餐类(Breakfast),它是抽象命令类,有抽象方法 cooking(),说明要做什么;再定义其子类肠粉类(ChangFen)、馄饨类(HunTun)和河粉类(HeFen),它们是具体命令类,实现早餐类的 cooking() 方法,但它们不会具体做,而是交给具体的厨师去做;具体厨师类有肠粉厨师(ChangFenChef)、馄蚀厨师(HunTunChef)和河粉厨师(HeFenChef),他们是命令的接收者,由于本实例要显示厨师做菜的效果图,所以把每个厨师类定义为 JFrame 的子类;最后,定义服务员类(Waiter),它接收客户的做菜请求,并发出做菜的命令。客户类是通过服务员类来点菜的,图2所示是其结构图。
图2 客户在餐馆吃早餐的结构图
程序代码如下:1
2
程序的运行结果如图2所示。
图2 客户在餐馆吃早餐的运行结果
命令模式的应用场景
命令模式通常适用于以下场景。
- 1.当系统需要将请求调用者与请求接收者解耦时,命令模式使得调用者和接收者不直接交互。
- 2.当系统需要随机请求命令或经常增加或删除命令时,命令模式比较方便实现这些功能。
- 3.当系统需要执行一组操作时,命令模式可以定义宏命令来实现该功能。
- 4.当系统需要支持命令的撤销(Undo)操作和恢复(Redo)操作时,可以将命令对象存储起来,采用备忘录模式来实现。
命令模式的扩展
在软件开发中,有时将命令模式与前面学的组合模式联合使用,这就构成了宏命令模式,也叫组合命令模式。宏命令包含了一组命令,它充当了具体命令与调用者的双重角色,执行它时将递归调用它所包含的所有命令,其具体结构图如图3所示。
图3 组合命令模式的结构图
程序代码如下:1
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82package command;
import java.util.ArrayList;
public class CompositeCommandPattern
{
public static void main(String[] args)
{
AbstractCommand cmd1=new ConcreteCommand1();
AbstractCommand cmd2=new ConcreteCommand2();
CompositeInvoker ir=new CompositeInvoker();
ir.add(cmd1);
ir.add(cmd2);
System.out.println("客户访问调用者的execute()方法...");
ir.execute();
}
}
//抽象命令
interface AbstractCommand
{
public abstract void execute();
}
//树叶构件: 具体命令1
class ConcreteCommand1 implements AbstractCommand
{
private CompositeReceiver receiver;
ConcreteCommand1()
{
receiver=new CompositeReceiver();
}
public void execute()
{
receiver.action1();
}
}
//树叶构件: 具体命令2
class ConcreteCommand2 implements AbstractCommand
{
private CompositeReceiver receiver;
ConcreteCommand2()
{
receiver=new CompositeReceiver();
}
public void execute()
{
receiver.action2();
}
}
//树枝构件: 调用者
class CompositeInvoker implements AbstractCommand
{
private ArrayList<AbstractCommand> children = new ArrayList<AbstractCommand>();
public void add(AbstractCommand c)
{
children.add(c);
}
public void remove(AbstractCommand c)
{
children.remove(c);
}
public AbstractCommand getChild(int i)
{
return children.get(i);
}
public void execute()
{
for(Object obj:children)
{
((AbstractCommand)obj).execute();
}
}
}
//接收者
class CompositeReceiver
{
public void action1()
{
System.out.println("接收者的action1()方法被调用...");
}
public void action2()
{
System.out.println("接收者的action2()方法被调用...");
}
}
程序的运行结果如下:1
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3客户访问调用者的execute()方法...
接收者的action1()方法被调用...
接收者的action2()方法被调用...
当然,命令模式还可以同备忘录(Memento)模式组合使用,这样就变成了可撤销的命令模式。