命令模式

命令模式的定义

​ 命令模式是一个高内聚的模式，其定义为：Encapsulate a request as an object,thereby letting you parameterize clients with different requests,queue or log requests,and support undoable operations.（将一个请求封装成一个对象，从而让你使用不同的请求把客户端参数化，对请求排队或者记录请求日志，可以提供命令的撤销和恢复功能。）

​ 补充：什么是高内聚？

​ 高内聚低耦合，是软件工程中的概念，是判断软件设计好坏的标准，主要用于程序的面向对象的设计，主要看类的内聚性是否高，耦合度是否低。目的是使程序模块的可重用性、移植性大大增强。通常程序结构中各模块的内聚程度越高，模块间的耦合程度就越低。

通用类图

在该类图中，我们看到三个角色：

● Receive接收者角色

该角色就是干活的角色，命令传递到这里是应该被执行的，具体到我们上面的例子中就是Group的三个实现类。

● Command命令角色

需要执行的所有命令都在这里声明。

● Invoker调用者角色

接收到命令，并执行命令。在例子中，（项目经理）就是这个角色。

命令模式比较简单，但是在项目中非常频繁地使用，因为它的封装性非常好，把请求方（Invoker）和执行方（Receiver）分开了，扩展性也有很好的保障，通用代码比较简单

代码结构

通用Receiver类

public abstract class Receiver {
     //抽象接收者，定义每个接收者都必须完成的业务
     public abstract void doSomething();
}

为什么Receiver是一个抽象类？那是因为接收者可以有多个，有多个就需要定义一个所有特性的抽象集合——抽象的接收者

具体的Receiver类

public class ConcreteReciver1 extends Receiver{    
     //每个接收者都必须处理一定的业务逻辑
     public void doSomething(){
     }
}
public class ConcreteReciver2 extends Receiver{ 
     //每个接收者都必须处理一定的业务逻辑
     public void doSomething(){
     }
}

接收者可以是N个，这要依赖业务的具体定义。命令角色是命令模式的核心

抽象的Command类

public abstract class Command {
   //每个命令类都必须有一个执行命令的方法
   public abstract void execute();
}

根据环境的需求，具体的命令类也可以有N个。

具体的Command类

public class ConcreteCommand1 extends Command {
   //对哪个Receiver类进行命令处理
   private Receiver receiver; 
   //构造函数传递接收者
   public ConcreteCommand1(Receiver _receiver){
       this.receiver = _receiver;
   }
   //必须实现一个命令
   public void execute() {
       //业务处理
       this.receiver.doSomething();
   }
}
public class ConcreteCommand2 extends Command {
   //哪个Receiver类进行命令处理
   private Receiver receiver;
   //构造函数传递接收者
   public ConcreteCommand2(Receiver _receiver){
       this.receiver = _receiver;
   }
   //必须实现一个命令
   public void execute() {
       //业务处理
       this.receiver.doSomething();
   }
}

定义了两个具体的命令类，我们可以在实际应用中扩展该命令类。在每个命令类中，通过构造函数定义了该命令是针对哪一个接收者发出的，定义一个命令接收的主体。调用者非常简单，仅实现命令的传递。

调用者Invoker类

public class Invoker {
   private Command command;
   //受气包，接受命令
   public void setCommand(Command _command){
       this.command = _command;
   } 
   //执行命令
   public void action(){
       this.command.execute();
   }
}

调用者就像是一个受气包，不管什么命令，都要接收、执行！那我们来看高层模块如何调用命令模式.

public class Client {
   public static void main(String[] args) {
       //首先声明调用者Invoker
       Invoker invoker = new Invoker();
       //定义接收者
       Receiver receiver = new ConcreteReciver1();
       //定义一个发送给接收者的命令
       Command command = new ConcreteCommand1(receiver);
       //把命令交给调用者去执行
       invoker.setCommand(command);
       invoker.action();
   }
}

案例

​ 小女孩茱丽(Julia)有一个盒式录音机，此录音机有播音(Play)、倒带(Rewind)和停止(Stop)功能，录音机的键盘便是请求者(Invoker)角色；茱丽(Julia)是客户端角色，而录音机便是接收者角色。Command类扮演抽象命令角色，而PlayCommand、StopCommand和RewindCommand便是具体命令类。茱丽(Julia)不需要知道播音(play)、倒带(rewind)和停止(stop)功能是怎么具体执行的，这些命令执行的细节全都由键盘(Keypad)具体实施。茱丽(Julia)只需要在键盘上按下相应的键便可以了。

录音机是典型的命令模式。录音机按键把客户端与录音机的操作细节分割开来。
　　

接收者角色，由录音机类扮演

public class AudioPlayer {
    
    public void play(){
        System.out.println("播放...");
    }
    
    public void rewind(){
        System.out.println("倒带...");
    }
    
    public void stop(){
        System.out.println("停止...");
    }
}

抽象命令角色类

public interface Command {
    /**
     * 执行方法
     */
    public void execute();
}

具体命令角色类

public class PlayCommand implements Command {

    private AudioPlayer myAudio;
    
    public PlayCommand(AudioPlayer audioPlayer){
        myAudio = audioPlayer;
    }
    /**
     * 执行方法
     */
    @Override
    public void execute() {
        myAudio.play();
    }

}

public class RewindCommand implements Command {

    private AudioPlayer myAudio;
    
    public RewindCommand(AudioPlayer audioPlayer){
        myAudio = audioPlayer;
    }
    @Override
    public void execute() {
        myAudio.rewind();
    }

}

public class StopCommand implements Command {
    private AudioPlayer myAudio;
    
    public StopCommand(AudioPlayer audioPlayer){
        myAudio = audioPlayer;
    }
    @Override
    public void execute() {
        myAudio.stop();
    }

}

调用者角色，由键盘类扮演

public class Keypad {
    private Command playCommand;
    private Command rewindCommand;
    private Command stopCommand;
    
    public void setPlayCommand(Command playCommand) {
        this.playCommand = playCommand;
    }
    public void setRewindCommand(Command rewindCommand) {
        this.rewindCommand = rewindCommand;
    }
    public void setStopCommand(Command stopCommand) {
        this.stopCommand = stopCommand;
    }
    /**
     * 执行播放方法
     */
    public void play(){
        playCommand.execute();
    }
    /**
     * 执行倒带方法
     */
    public void rewind(){
        rewindCommand.execute();
    }
    /**
     * 执行播放方法
     */
    public void stop(){
        stopCommand.execute();
    }
}

客户端角色，由茱丽小女孩扮演

public class Julia {
    public static void main(String[]args){
        //创建接收者对象
        AudioPlayer audioPlayer = new AudioPlayer();
        //创建命令对象
        Command playCommand = new PlayCommand(audioPlayer);
        Command rewindCommand = new RewindCommand(audioPlayer);
        Command stopCommand = new StopCommand(audioPlayer);
        //创建请求者对象
        Keypad keypad = new Keypad();
        keypad.setPlayCommand(playCommand);
        keypad.setRewindCommand(rewindCommand);
        keypad.setStopCommand(stopCommand);
        //测试
        keypad.play();
        keypad.rewind();
        keypad.stop();
        keypad.play();
        keypad.stop();
    }
}

宏命令

​ 所谓宏命令简单点说就是包含多个命令的命令，是一个命令的组合。

设想茱丽的录音机有一个记录功能，可以把一个一个的命令记录下来，再在任何需要的时候重新把这些记录下来的命令一次性执行，这就是所谓的宏命令集功能。因此，茱丽的录音机系统现在有四个键，分别为播音、倒带、停止和宏命令功能。此时系统的设计与前面的设计相比有所增强，主要体现在Julia类现在有了一个新方法，用以操作宏命令键。

系统需要一个代表宏命令的接口，以定义出具体宏命令所需要的接口。

public interface MacroCommand extends Command {
    /**
     * 宏命令聚集的管理方法
     * 可以添加一个成员命令
     */
    public void add(Command cmd);
    /**
     * 宏命令聚集的管理方法
     * 可以删除一个成员命令
     */
    public void remove(Command cmd);
}

具体的宏命令MacroAudioCommand类负责把个别的命令合成宏命令。

public class MacroAudioCommand implements MacroCommand {
    
    private List<Command> commandList = new ArrayList<Command>();
    /**
     * 宏命令聚集管理方法
     */
    @Override
    public void add(Command cmd) {
        commandList.add(cmd);
    }
    /**
     * 宏命令聚集管理方法
     */
    @Override
    public void remove(Command cmd) {
        commandList.remove(cmd);
    }
    /**
     * 执行方法
     */
    @Override
    public void execute() {
        for(Command cmd : commandList){
            cmd.execute();
        }
    }

}	

客户端类JuliaSister

public class Julia {
    
    public static void main(String[]args){
        //创建接收者对象
        AudioPlayer audioPlayer = new AudioPlayer();
        //创建命令对象
        Command playCommand = new PlayCommand(audioPlayer);
        Command rewindCommand = new RewindCommand(audioPlayer);
        Command stopCommand = new StopCommand(audioPlayer);
        
        MacroCommand marco = new MacroAudioCommand();
        
        marco.add(playCommand);
        marco.add(rewindCommand);
        marco.add(stopCommand);
        marco.execute();
    }
}

运行结果：

撤销测试

public class Julia {
    
    public static void main(String[]args){
        //创建接收者对象
        AudioPlayer audioPlayer = new AudioPlayer();
        //创建命令对象
        Command playCommand = new PlayCommand(audioPlayer);
        Command rewindCommand = new RewindCommand(audioPlayer);
        Command stopCommand = new StopCommand(audioPlayer);
        
        MacroCommand marco = new MacroAudioCommand();
        
        marco.add(playCommand);
      	//撤销命令
        marco.remove(playCommand);
        marco.add(rewindCommand);
        marco.add(stopCommand);
        marco.execute();
    }
}

运行结果：

命令模式的应用

命令模式的优点

● 类间解耦

调用者角色与接收者角色之间没有任何依赖关系，调用者实现功能时只需调用Command抽象类的execute方法就可以，不需要了解到底是哪个接收者执行。

● 可扩展性

Command的子类可以非常容易地扩展，而调用者Invoker和高层次的模块Client不产生严重的代码耦合。

命令模式的缺点

命令模式也是有缺点的，请看Command的子类：如果有N个命令，问题就出来了，Command的子类就可不是几个，而是N个，这个类膨胀得非常大，这个就需要读者在项目中慎重考虑使用。

命令模式的使用场景

只要你认为是命令的地方就可以采用命令模式，例如，在GUI开发中，一个按钮的点击是一个命令，可以采用命令模式；模拟DOS命令的时候，当然也要采用命令模式；触发－反馈机制的处理等。

命令模式在 Spring 框架 JdbcTemplate 应用的源码分析

Spring 框架的 JdbcTemplate 就使用到了命令模式

模式角色分析说明

StatementCallback 接口 ,类似命令接口(Command)

class QueryStatementCallback implements StatementCallback, SqlProvider , 匿名内部类， 实现了命令接口， 同时也充当命令接收者

命令调用者 是 JdbcTemplate , 其中 execute(StatementCallback action) 方法中，调用 action.doInStatement 方法. 不同的 实现 StatementCallback 接口的对象，对应不同的 doInStatemnt 实现逻辑

另外实现 StatementCallback 命令接口的子类还有 ExecuteStatementCallback、StreamStatementCallback、BatchUpdateStatementCallback等。

一、命令模式定义

命令大家都不会陌生，那么在开始命令模式之前，可以想象一下生活中的命令模式的特点：

如老板命令你完成一个OA项目是一个命令，接着看看其特点：

1、在上面的命令中，命令的执行者肯定是聪明的你了。具体的执行方法，可能是通过vs实现，或者是通过eclipse实现,由此看来：命令要有个命令的执行者，还要有个命令的执行方法。

2、命令的发出者很明显是老板，老板还有个发出方法，可能是通过电话给你说，也可能给你邮件给你说，也可能是通过开会给你说。所以命令的发出者要有一个命令，还要有个发出的方法。

3、最后看看命令，命令有个名字，命令的肯定要执行。而且命令是在boss给你发出通知后执行的。

接下来看看命令模式的定义：

命令模式：将请求封装成对象，以便使用不同的请求、日志、队列等来参数化其他对象。命令模式也支持撤销操作。

每次讲一个模式时，从定义都不能体会其中的技巧，所以接着我会通过举例子来说明命令模式。

二、命令模式的举例

下面来看看多用遥控器是如何使用命令模式的。

2.1需求

假设某个公司需要设计一个多用功能的遥控器。基本的需求如下：

该遥控器有可以控制风扇，白炽灯，热水器等等的多对开关，而且可能还有其他的电器，暂时不做其功能，但是希望可以保留接口，用的时间可以方便的扩展。

除上面的需求之外，还需要有个按钮，可以撤销上一步的操作。基本功能如下图：

2.2问题

在设计遥控器时，风扇，白炽灯，热水器的开关方法已经定义好，其名字各不相同。不妨设置其方法为如下：

由于各种电器的开关方法都不一样，而且还存在一个待扩展的电器，如果没有学习命名模式之前，我们在设置扩展的开关时，会出现的问题是什么呢？假设现在有电视，冰箱还可能会用到遥控器，那么我们会在最后一个开关上写if else，当然如果哪一天有多了一个大门也加入了我们的遥控的行列，这样我们继续加if else ，很显然随着电器的高速发展，会有多个需要遥控可以控制的。

举个例子，如果我们是需要遥控的客户，现在有一款遥控如果有遥控可以进行扩展，一种是可以扩展指定类型的，像上面的，只能再去扩展电视和冰箱中的一种，偶尔有一天你看到隔壁邻居的门，也可以使用遥控了，所以你去把你的高级遥控器，拿到扩展店时，扩展工程师说了，现在只能扩展电视和冰箱，不支持对大门的遥控扩展.

我们肯定是希望，可以自由的扩展，大门可以使用遥控了，就对大门扩展，车门使用遥控了，就对车门扩展……其实也就是一种松耦合的实现。

2.3分析问题

为了实现松耦合，我们现在来想一下，周末去请朋友吃饭，服务员mm问你吃什么，你说水煮活鱼，然后在菜单上面，写上水煮活鱼。下个星期天想吃花生米啤酒，同样也写在订单上，然后服务员mm把订单拿给厨师。

在上面的例子中，无论你点了什么菜，服务员mm，只需要知道顾客点的什么菜，从而给不同的厨师做(虽然不是直接的，但最终凉菜会给凉菜的师傅做，热菜的会给热菜的厨师做)，然而具体的怎么做是厨师的事情，服务员知道顾客点上面菜，只是为了能正确的交个厨师去做。

其实在这个例子中，也是一个命令模式的例子，不同的订单对应的有不同的厨师，最终订单拿到厨师面前，就是对厨师下了个命令，要做菜了。每订单或者说是每种菜都对应着自己的厨师，所以，客服需要有订单的的引用，订单为了知道调用哪个厨师，需要有厨师引用；两个引用都是使用的组合。从而可以调用多种自己需要对象的方法来实现松耦合。这里记住：客服mm知道顾客点菜的目的是为了让不同的厨师去做。再直接一些就是为了使用不同的命令。

上面的吃饭问题和我们的遥控器问题差不多，都是包含下命令，命令的执行者，以及命令的具体内容。如果还是有些不清楚的话，就用简单的程序模拟一下上面的过程：

 View Code

上面的例子中，厨师的做法有可能不同，就像我们遥控器的开关一样，电器的开关方法不一定相同。如果要执行，只需要把这个方法包在命令的激发方法中，然后去调用具体的方法就可以了。

尽管上面的例子有些牵强，但是还是模拟了命令的过程，为我们遥控器的设计提供了思路。

2.4解决问题

回到我们的遥控器问题上面来,我们可以先定义好我们的风扇，白炽灯，热水器。然后定义其分别的开关命令，每个命令都有自己对应的电器引用，而且会在命令的Excute中包装电器的开或者关，最后需要把命令安装到遥控器上面，在遥控器上每个按钮都对应有自己的激发方法，其代码如下：

 View Code

这样基本上就实现了我们的现有的三种电器的遥控。需要注意的是，在开始初始化遥控器时，对每个命令初始化成了NoCommand，也就是什么都不执行。在命令的初始化经常使用，同时这也解决了我们的在扩展前什么都不做的难题。看了风扇，白炽灯，热水器的遥控实现，进一步的扩展任何的电器，相信都不是什么难事。但是还有个功能没有实现，就是撤销到上一步的操作，接下来我们就来实现撤销操作。

2.5问题的补充说明

撤销操作就想我们遥控中的返回一样。基本上就是灯亮着，突然按了一下关灯，然后再按一下返回键，灯就亮了。其他的电器同样的道理。下面先看一下灯的撤销原理，命令除了执行外还有一个撤销，所以我们需要先都命令的接口添加一个方法。

/// <summary> 
/// 命令接口 
/// </summary> 
public interface ICommand 
{ 
    void Excute(); 
    void Undo(); 
}

对于开灯需要做的修改如下：

public class LightOnCommand : ICommand 
   { 
       Light light; 
       public LightOnCommand(Light light) 
       { 
           this.light = light; 
       } 
       public void Excute() 
       { 
           light.LightOn(); 
       } 
       /// <summary> 
       /// 调用命令的反命令 
       /// </summary> 
       public void Undo() 
       { 
           light.LightOff(); 
       } 
   }

其他命令同理，代码会在源码中一并给出。也就是每个命令都有自己的反命令，在Undo方法里面也就是调用反命令的Excute方法。每当按下一个按钮时，就去记录其命令的名称，如果按撤销的话，就执行命名的Undo方法。下面给出主要代码：

public void OnButtonWasPressed(int slot) 
   { 
       onCommands[slot].Excute(); 
       backCommand=onCommands[slot]; 
   } 
   public void OffButtonWasPressed(int slot) 
   { 
       offCommands[slot].Excute(); 
       backCommand = offCommands[slot]; 
   } 
   public void BackButtonWasPressed() 
   { 
       backCommand.Undo(); 
   }

以上是对遥控器对命令的撤销，需要注意两点1、通过记住命令执行之前的状态，然后去恢复到原来的状态。2、在每次执行之后要记住执行的那个命令。也即记住命令和记住状态。

除了一次执行一个命令和撤销一个命令，当然还可以一次执行多个命令。下面给出主要代码：

public class MutlipleCommand : ICommand 
   { 
       ICommand[] commands; 
       ICommand[] backCommands; 
       public MutlipleCommand(ICommand[] commands) 
       { 
           this.commands = commands; 
           backCommands = new ICommand[commands.Length]; 
       }

       public void Excute() 
       { 
           for (int i = 0; i < commands.Length; i++) 
            { 
              commands[i].Excute(); 
              backCommands[i] = commands[i]; 
            } 
           
       }

       public void Undo() 
       { 
           for (int i = 0; i < commands.Length; i++) 
           { 
               backCommands[i].Undo(); 
           } 
       } 
   }

三、命令模式类图

四、总结

命令模式主要通过中介Command实现了发出命令者和命令的执行者，也即Invoke类和Receiver的松耦合。本文先给出了命令模式的定义，通过吃饭的例子给出了使用命令模式实现遥控器设计思路，最后还提到了撤销命令和一个命令实现多个命令的做法。

一、命令模式的定义

命令是对命令的封装，每一个命令都是一个操作，请求方发出请求，接收方接收请求，并执行操作。命令模式解耦了请求方和接收方，命令模式属于行为型模式

二、命令模式的uml图和通用写法

uml

通用写法

/**
 * 功能：命令的抽象
 */
public interface ICommand {

    void execute();

}

/**
 * 功能：具体的命令
 */
public class ConcreteCommand implements ICommand{

    Receiver receiver = new Receiver();

    @Override
    public void execute() {
        receiver.action();
    }
}

/**
 * 功能：命令接收者
 */
public class Receiver {

    public void action() {
        System.out.println("具体执行");
    }
}

/**
 * 功能：命令请求者
 */
public class Invoker {

    private ICommand iCommand;

    public Invoker(ICommand iCommand) {
        this.iCommand = iCommand;
    }

    public void action() {
        iCommand.execute();
    }
}


public class Tests {

    public static void main(String[] args) {
        ICommand command = new ConcreteCommand();
        Invoker invoker = new Invoker(command);
        invoker.action();
    }
}

命令模式中的4个角色：

1. 接收者角色（Receiver）：负责具体执行一个请求
2. 命令角色（ICommand）：定义需要执行的所有命令行为
3. 具体的命令角色（ConcreteCommand）：内部维护一个Receiver
4. 请求者角色（Invoker）：接收客户端的命令，并执行命令

三、遥控操作电视的例子

uml

/**
 * 功能：操作命令
 */
public interface Command {

    void execute();
}

/**
 * 功能：打开电视机
 */
public class OpenCommand implements Command{
    private TV tv = new TV();

    @Override
    public void execute() {
        tv.open();
    }
}

/**
 * 功能：换台
 */
public class ChangeCommand implements Command{
    private TV tv = new TV();

    @Override
    public void execute() {
        tv.change();
    }
}

/**
 * 功能：关闭电视机
 */
public class CloseCommand implements Command{
    private TV tv = new TV();
    @Override
    public void execute() {
        tv.close();
    }
}

package com.kangping.command.lizi;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 功能：遥控器
 */
public class Control {

    public List<Command> commands = new ArrayList<>();

    public Control(Command command) {
        commands.add(command);
    }

    public Control(List<Command> commands) {
        this.commands.addAll(commands);
    }

    public void action() {
        commands.forEach(e -> e.execute());
    }
}

/**
 * 功能：电视机
 */
public class TV {
    public void open() {
        System.out.println("打开电视机");
    }
    public void change() {
        System.out.println("切换电视机");
    }
    public void close() {
        System.out.println("关闭电视机");
    }
}

/**
 * 功能：
 */
public class Tests {

    public static void main(String[] args) {
        Command command = new OpenCommand();
        Command changeCommand = new ChangeCommand();
        Command closeCommand = new CloseCommand();
        List list = new ArrayList<>();
        list.add(command);
        list.add(changeCommand);
        list.add(closeCommand);
        Control control = new Control(list);
        control.action();
    }
}

四、java 源码中的使用

命令模式在jdk中的使用

public interface Runnable {
   
    public abstract void run();
}

Runnable相当于命令的抽象。实际上调用线程的start以后，就有资格去抢cpu的资源，不要去写获取cpu资源的逻辑，抢到cpu资源以后执行run方法中的内容。Runnable接口把用户请求和cpu执行进行解耦。

五、优点和缺点

优点：

1. 通过引入命令的抽象接口，实现了命令请求与实现的解耦
2. 扩展性良好，可以很容易的增加新命令

缺点：
1.命令类可能过多