设计模式-命令模式（Command Pattern）

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一、命令模式的说明

        命令模式（Command Pattern）是一种行为设计模式，它允许将请求封装成对象，从而使得可以将请求参数化、队列化、并且可以用不同的请求来参数化客户端（调用者）的对象。这个模式也支持可撤销的操作。

命令模式通常包括以下几个角色：

        Command（命令）: 定义了执行操作的接口，通常包括执行方法（execute()）和可能的撤销方法（undo()）。

        ConcreteCommand（具体命令）: 实现了Command接口，持有执行操作所需的相关信息，包括对接收者对象的引用。

        Invoker（调用者）: 请求的发送者，通过命令对象来执行请求。

        Receiver（接收者）: 实际执行操作的对象。

二、命令模式的场景

        命令模式在实际应用中有很多常见的案例，以下是其中一些常用的情况：

        菜单和按钮操作：在图形用户界面（GUI）应用程序中，菜单项和按钮通常可以被抽象为命令对象。当用户点击菜单项或按钮时，相应的命令被执行，这样做的好处是可以将用户操作与具体的执行操作解耦。

        多级撤销（Undo）操作：命令模式支持撤销操作，因此它在需要实现撤销多个步骤的应用程序中很有用。每个命令对象可以保存执行操作的状态，以便在撤销时恢复到先前的状态。

        任务调度器：命令模式可以用于实现任务调度器，其中每个任务可以被封装成一个命令对象，并且可以按照一定的顺序执行。

        日志记录：命令模式可以用于实现日志记录系统，每个命令对象的执行都可以被记录下来，从而实现日志记录功能。

        遥控器和家电控制：像前面示例中的遥控器一样，命令模式常用于实现遥控器和家电的控制系统。每个按钮可以关联一个命令对象，当按下按钮时，执行相应的命令。

        数据库事务处理：在数据库操作中，命令模式可以用于实现事务处理，每个数据库操作可以被封装成一个命令对象，事务的提交或回滚可以看作是对一系列命令对象的执行或撤销。

三、命令模式的优缺点

优点：

        解耦调用者和接收者：命令模式通过将请求封装成独立的命令对象，从而解耦了请求的发送者和接收者。这使得系统中的对象不需要知道彼此的细节，降低了对象之间的耦合度，提高了系统的灵活性。

        支持撤销和重做：由于命令对象通常会保存执行所需的状态信息，因此可以很容易地支持撤销和重做操作。这对于实现撤销历史记录、撤销栈等功能非常有用。

        支持命令的排队执行：命令模式可以将请求排队，并按照一定的顺序执行。这对于实现任务调度器等功能很有用。

        容易扩展：通过添加新的命令类和接收者类，可以很容易地扩展命令模式，而不需要修改现有的代码。这样使得系统更加灵活和可扩展。

        中心化控制：命令模式将请求封装成对象，使得可以在系统中集中控制命令的执行。这样可以更好地管理和维护系统的行为。

缺点：

        类爆炸：如果系统中有大量的命令类和接收者类，可能会导致类的数量急剧增加，从而增加了系统的复杂性。

        可能引入过多的代码：在某些情况下，引入命令模式可能会增加过多的代码量，特别是对于简单的功能而言，直接调用函数可能更加简单和直接。

        增加了系统的复杂性：命令模式增加了系统中的额外的抽象层次，可能会增加系统的理解和维护成本。

        不适用于所有情况：命令模式并不适用于所有的情况，特别是对于简单的功能而言，引入命令模式可能会显得过于复杂。

        可能降低执行效率：由于命令模式需要将请求封装成对象，可能会导致额外的性能开销，特别是在系统需要频繁创建和销毁命令对象的情况下。

四、命令模式的代码

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>// Command Interface
class Command {
public:virtual ~Command() {}virtual void execute() = 0;
};// Receiver
class Light {
public:void turnOn() {std::cout << "Light is on\n";}void turnOff() {std::cout << "Light is off\n";}
};// Concrete Command
class TurnOnCommand : public Command {
public:TurnOnCommand(std::shared_ptr<Light> light) : m_light(light) {}void execute() override {m_light->turnOn();}
private:std::shared_ptr<Light> m_light;
};class TurnOffCommand : public Command {
public:TurnOffCommand(std::shared_ptr<Light> light) : m_light(light) {}void execute() override {m_light->turnOff();}
private:std::shared_ptr<Light> m_light;
};// Invoker
class RemoteControl {
public:void setCommand(std::shared_ptr<Command> command) {m_command = command;}void pressButton() {m_command->execute();}private:std::shared_ptr<Command> m_command;
};int main() {// Receiverstd::shared_ptr<Light> light = std::make_shared<Light>();// Concrete Commandsstd::shared_ptr<Command> turnOnCommand = std::make_shared<TurnOnCommand>(light);std::shared_ptr<Command> turnOffCommand = std::make_shared<TurnOffCommand>(light);// InvokerRemoteControl remote;// Set commandsremote.setCommand(turnOnCommand);remote.pressButton(); // Output: Light is onremote.setCommand(turnOffCommand);remote.pressButton(); // Output: Light is offreturn 0;
}