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JAVA设计模式--命令模式

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一、什么是命令式

命令(Command)模式又叫作动作(Action)模式或事务(Transaction)模式,是一种对象的行为模式。将一个请求封装为一个对象,从而使你可用不同的请求对客户进行参数化;对请求排队或记录请求日志,以及支持可撤消的操作。

命令模式的本质:封装请求

设计意图:命令模式通过将请求封装到一个命令(Command)对象中,实现了请求调用者和具体实现者之间的解耦。 

二、命令模式的适用性

在以下条件下可以考虑使用命令模式:
           • 如果需要抽象出需要执行的动作,并参数化这些对象,可以选用命令模式。将这些需要执行的动作抽象成为命令,然后实现命令的参数化配置。
           • 如果需要在不同的时刻指定、排列和执行请求,可以选用命令模式。将这些请求封装成为命令对象,然后实现将请求队列化。
           • 如果需要支持取消操作,可以选用命令模式,通过管理命令对象,能很容易地实现命令的恢复和重做功能。
           • 如果需要支持当系统崩溃时,能将系统的操作功能重新执行一遍,可以选用命令模式。将这些操作功能的请求封装成命令对象,然后实现日志命令,就可以在系统恢复以后,通过日志获取命令列表,从而重新执行一遍功能。
           • 在需要事务的系统中,可以选用命令模式。命令模式提供了对事务进行建模的方法。命令模式有一个别名就是Transaction。  

三、命令模式的结构

命令模式涉及的角色及其职责如下:

抽象命令(Command)角色:一般定义为接口,用来定义执行命令的接口。
           具体命令(ConcreteCommand)角色:通常会持有接收者对象,并调用接收者对象的相应功能来完成命令要执行的操作。
           接收者(Receiver)角色:真正执行命令的对象。任何类都可能成为接收者,只要它能够实现命令要求实现的相应功能。
           调用者(Invoker)角色:要求命令对象执行请求,通常会持有命令对象,可以持有很多的命令对象。这个是客户端真正触发命令并要求命令执行相应操作的地方,也就是说相当于使用命令对象的入口。
           客户端(Client)角色:创建具体的命令对象,并且设置命令对象的接收者。

命令模式结构示意源代码如下:

先来看看抽象命令接口的定义。示例代码如下:

/**
 * 命令接口
 */
public interface Command {

	/**
	 * 执行命令
	 */
	public void execute();
}

 接下来看看具体命令是如何实现的。示例代码如下:

/**
 * 具体的命令实现
 */
public class ConcreteCommand implements Command {

	/**
	 * 持有相应的接收者对象
	 */
	private Receiver receiver = null;

	/**
	 * 构造方法,传入相应的接收者对象
	 * 
	 * @param receiver 相应的接收者对象
	 */
	public ConcreteCommand(Receiver receiver) {
		this.receiver = receiver;
	}

	/**
	 * 执行命令
	 */
	@Override
	public void execute() {
		// 通常会转调接收者对象的相应方法,让接收者来真正执行功能
		receiver.action();
	}

}

再来看看接收者的定义。示例代码如下: 

/**
 * 命令的接收者
 */
public class Receiver {

	/**
	 * 示意方法,真正执行命令相应的操作
	 */
	public void action() {
		System.out.println("接收者开始行动。。。");
	}
}

下面该来看看调用者如何实现的了。示例代码如下:

/**
 * 命令的调用者
 */
public class Invoker {

	/**
	 * 持有命令对象
	 */
	private Command command = null;

	/**
	 * 设置调用者持有的命令对象
	 * 
	 * @param command 命令对象
	 */
	public void setCommand(Command command) {
		this.command = command;
	}

	/**
	 * 示意方法,调用命令执行请求
	 */
	public void invoke() {
		command.execute();
	}
}

再来看看客户端的实现。

public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		// 创建接收者
		Receiver receiver = new Receiver();
		// 创建命令对象,设定它的接收者
		Command command = new ConcreteCommand(receiver);
		// 创建调用者,把命令对象设置进去
		Invoker invoker = new Invoker();
		invoker.setCommand(command);
		// 调用者调用命令
		invoker.invoke();
	}
}

四、命令模式的优点

更松散的耦合
           命令模式使得发起命令的对象——客户端,和具体实现命令的对象——接收者对象完全解耦,也就是说发起命令的对象完全不知道具体实现对象是谁,也不知道如何实现。
           更动态的控制
           命令模式把请求封装起来,可以动态地对它进行参数化、队列化和日志化等操作,从而使得系统更灵活。
           很自然的复合命令
           命令模式中的命令对象能够很容易地组合成复合命令,如宏命令,从而使系统操作更简单,功能更强大。
           更好的扩展性
           由于发起命令的对象和具体的实现完全解耦,因此扩展新的命令就很容易,只需要实现新的命令对象,然后在装配的时候,把具体的实现对象设置到命令对象中,然后就可以使用这个命令对象,已有的实现完全不用变化。 

五、认识命令模式

(1)参数化配置
            所谓命令模式的参数化配置,指的是:可以用不同的命令对象,去参数化配置客户的请求。即:对于Invoker的同一个请求,为其配置不同的Command对象,就会执行不同的功能。
            (2)可撤销的操作
            可撤销操作的意思就是:放弃该操作,回到未执行该操作前的状态。
            有两种基本的思路来实现可撤销的操作,一种是补偿式,又称反操作式,比如要撤销的操作是加的功能,那么可以用相反的操作即减的功能去实现,撤销加多少就减多少。
            使用命令模式可以实现补偿式的可撤销操作,首先需要把操作过的命令记录下来,形成命令的历史列表,撤销的时候就从最后一个开始执行撤销。同样的方式,还可以实现恢复的功能。
            另外一种实现可撤销操作的方式是存储恢复式,意思就是把操作前的状态记录下来,然后要撤销操作的时候就直接恢复回去就可以了(可以使用备忘录模式实现)。
            (3)宏命令
            什么是宏命令呢?简单点说就是包含多个命令的命令,是一个命令的组合。以去饭店吃饭为例,一般的流程都是:选座位-->点菜-->上菜-->享用美食-->结账,如果将这几个步骤中涉及的命令打包一起执行的话,就可以看作是一个宏命令。
            (4)队列请求
            所谓队列请求,就是对命令对象进行排队,组成命令队列,然后依次取出命令对象来执行。还是以去饭店吃饭为例,已经点菜的顾客可能有很多人,点的每一道菜都可以看成是一条命令(需要厨师去做菜,服务员上菜),这些被点的菜就构成了一个命令队列。厨师一般都会按照点菜的先后顺序去做菜,谁的菜先点,就先做谁的。
            (5)日志请求
            所谓日志请求,就是把请求的历史纪录保存下来,一般是采用永久存储的方式。如果在运行请求的过程中,系统崩溃了,那么当系统再次运行时,就可以从保存的历史记录中获取日志请求,并重新执行命令。
            日志请求的实现有两种方案:一种是直接使用Java中的序列化方法;另外一种就是在命令对象中添加上存储和装载的方法,其实就是让命令对象自己实现类似序列化的功能。  

六、总结

命令模式是对命令的封装。命令模式把发出命令的责任和执行命令的责任分割开,委派给不同的对象。
           每一个命令都是一个操作:请求的一方发出请求要求执行一个操作;接收的一方收到请求,并执行操作。命令模式允许请求的一方和接收的一方独立开来,使得请求的一方不必知道接收请求的一方的接口,更不必知道请求是怎么被接收,以及操作是否被执行、何时被执行,以及是怎么被执行的。