十七、行为型（命令模式）

命令模式（Command Pattern）

概念
命令模式是一种行为型设计模式，它将请求封装成一个对象，从而使您可以使用不同的请求对客户进行参数化，排队请求，以及支持可撤销操作。通过这种模式，调用操作的对象和实际执行操作的对象解耦，使得系统更加灵活。

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应用场景

1. 请求参数化：在某些情况下，您可能需要将请求参数化并传递给多个调用者。命令模式允许将请求封装为对象，便于传递和存储。

2. 队列和日志：可以将请求存储在队列中，稍后处理。这在异步执行或日志记录系统中非常有用。

3. 撤销操作：命令对象可以保存请求执行前的状态，从而支持撤销和重做操作。

4. 宏命令：当需要执行一系列操作时，可以将它们封装成一个宏命令，以便一次性执行。

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注意点

1. 命令对象数量：如果系统中存在大量不同请求，命令对象的数量会显著增加，从而增加系统复杂性。

2. 状态管理：需要确保命令对象能够保存执行前后的状态，以便实现撤销功能。

3. 过于复杂的命令：如果命令执行逻辑非常复杂，可能会导致命令对象的实现变得难以维护。

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核心要素

1. Command（命令接口）：定义命令的接口，通常包含 execute() 和 undo() 方法。

2. ConcreteCommand（具体命令）：实现命令接口的类，负责调用接收者的相应方法来执行操作。

3. Receiver（接收者）：实际执行命令请求的对象。

4. Invoker（调用者）：负责调用命令对象的 execute() 方法来执行命令。

5. Client（客户端）：创建具体命令对象并将接收者与命令对象关联。

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Java代码完整示例

示例：简单的命令模式实现

// 命令接口
interface Command {void execute();void undo(); // 撤销方法
}// 接收者类
class Light {public void turnOn() {System.out.println("The light is on.");}public void turnOff() {System.out.println("The light is off.");}
}// 具体命令类：打开灯
class TurnOnLightCommand implements Command {private Light light;public TurnOnLightCommand(Light light) {this.light = light;}@Overridepublic void execute() {light.turnOn();}@Overridepublic void undo() {light.turnOff();}
}// 具体命令类：关闭灯
class TurnOffLightCommand implements Command {private Light light;public TurnOffLightCommand(Light light) {this.light = light;}@Overridepublic void execute() {light.turnOff();}@Overridepublic void undo() {light.turnOn();}
}// 调用者类
class RemoteControl {private Command command;private Command lastCommand; // 记录上一个命令public void setCommand(Command command) {this.command = command;}public void pressButton() {command.execute();lastCommand = command; // 记录当前命令}public void pressUndo() {if (lastCommand != null) {lastCommand.undo(); // 撤销上一个命令}}
}// 客户端代码
public class CommandPatternDemo {public static void main(String[] args) {Light livingRoomLight = new Light();// 创建命令对象Command turnOn = new TurnOnLightCommand(livingRoomLight);Command turnOff = new TurnOffLightCommand(livingRoomLight);// 设置命令到调用者RemoteControl remote = new RemoteControl();// 打开灯remote.setCommand(turnOn);remote.pressButton();// 撤销：关闭灯remote.pressUndo();// 关闭灯remote.setCommand(turnOff);remote.pressButton();// 撤销：打开灯remote.pressUndo();}
}

输出结果：

The light is on.
The light is off.
The light is off.
The light is on.

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各种变形用法完整示例

1. 支持撤销操作的命令模式

   通过在命令接口中添加 undo() 方法，您可以轻松支持命令的撤销功能。

   代码示例：支持撤销的命令模式

   // 上面的代码示例已包含撤销功能，您可以直接使用。
   

2. 宏命令模式

   宏命令允许将多个命令打包为一个命令对象，以便一次性执行。

   代码示例：宏命令

   import java.util.ArrayList;
   import java.util.List;// 宏命令类
   class MacroCommand implements Command {private List<Command> commands = new ArrayList<>();public void addCommand(Command command) {commands.add(command);}@Overridepublic void execute() {for (Command command : commands) {command.execute();}}@Overridepublic void undo() {for (Command command : commands) {command.undo();}}
   }public class MacroCommandDemo {public static void main(String[] args) {Light livingRoomLight = new Light();Command turnOn = new TurnOnLightCommand(livingRoomLight);Command turnOff = new TurnOffLightCommand(livingRoomLight);MacroCommand macroCommand = new MacroCommand();macroCommand.addCommand(turnOn);macroCommand.addCommand(turnOff);// 执行宏命令RemoteControl remote = new RemoteControl();remote.setCommand(macroCommand);remote.pressButton(); // 执行所有命令}
   }
   

3. 命令队列

   在异步执行或延迟执行场景中，可以将命令存储在队列中。

   代码示例：命令队列

   import java.util.LinkedList;
   import java.util.Queue;class CommandQueue {private Queue<Command> commandQueue = new LinkedList<>();public void addCommand(Command command) {commandQueue.offer(command);}public void executeAll() {while (!commandQueue.isEmpty()) {Command command = commandQueue.poll();command.execute();}}
   }public class CommandQueueDemo {public static void main(String[] args) {CommandQueue commandQueue = new CommandQueue();Light livingRoomLight = new Light();commandQueue.addCommand(new TurnOnLightCommand(livingRoomLight));commandQueue.addCommand(new TurnOffLightCommand(livingRoomLight));// 执行命令队列中的所有命令commandQueue.executeAll();}
   }
   

通过这些示例，命令模式的灵活性和强大功能得以体现，可以根据具体需求实现多种变形用法。