Java面向对象设计之命令模式


一、模式动机

在软件设计中,我们经常需要向某些对象发送请求,但是并不知道请求的接收者是谁,也不知道被请求的操作是哪个,我们只需在程序运行时指定具体的请求接收者即可,此时,可以使用命令模式来进行设计,使得请求发送者与请求接收者消除彼此之间的耦合,让对象之间的调用关系更加灵活。

命令模式可以对发送者和接收者完全解耦,发送者与接收者之间没有直接引用关系,发送请求的对象只需要知道如何发送请求,而不必知道如何完成请求。这就是命令模式的模式动机。

二、模式定义

命令模式(Command Pattern):将一个请求封装为一个对象,从而使我们可用不同的请求对客户进行参数化;对请求排队或者记录请求日志,以及支持可撤销的操作。命令模式是一种对象行为型模式,其别名为动作(Action)模式或事务(Transaction)模式。

三、模式结构

1. 角色组成

命令模式包含如下角色:

  • Command: 抽象命令类
  • ConcreteCommand: 具体命令类
  • Invoker: 调用者
  • Receiver: 接收者
  • Client: 客户类

2. 结构图

命令模式结构图

四、示例代码

首先,是抽象的 Receiver 类和具体的 Receiver 类:

/**
 * 通用的抽象 Receiver 接收者
 * Created by blinkfox on 16/8/17.
 */
public abstract class Receiver {

    /**
     * 定义每个接收者都必须完成的业务
     */
    public abstract void doSomething();

}
/**
 * 具体的 Receiver 类1
 * Created by blinkfox on 16/8/17.
 */
public class ConcreteReceiver1 extends Receiver {

    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("ConcreteReceiver1 处理的业务逻辑...");
    }

}
/**
 * 具体的 Receiver 类2
 * Created by blinkfox on 16/8/17.
 */
public class ConcreteReceiver2 extends Receiver {

    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("ConcreteReceiver2 处理的业务逻辑...");
    }

}

其实,是抽象的 Command 类和具体的 Command 类:

/**
 * 抽象的 Command 类
 * Created by blinkfox on 16/8/17.
 */
public abstract class Command {

    /**
     * 命令的抽象执行命令的方法
     */
    public abstract void execute();

}
/**
 * 具体的 Command 命令类1
 * Created by blinkfox on 16/8/17.
 */
public class ConcreteCommand1 extends Command {

    // 对哪个receiver类进行处理
    private Receiver receiver;

    public ConcreteCommand1(Receiver receiver) {
        this.receiver = receiver;
    }

    /**
     * 必须实现的一个命令
     */
    @Override
    public void execute() {
        this.receiver.doSomething();
    }

}
/**
 * 具体的 Command 命令类2
 * Created by blinkfox on 16/8/17.
 */
public class ConcreteCommand2 extends Command {

    // 对哪个receiver类进行处理
    private Receiver receiver;

    public ConcreteCommand2(Receiver receiver) {
        this.receiver = receiver;
    }

    /**
     * 必须实现的命令
     */
    @Override
    public void execute() {

    }

}

最后,调用者 Invoker 类:

/**
 * 调用者 Invoker 类
 * Created by blinkfox on 16/8/17.
 */
public class Invoker {

    private Command command;

    public void setCommand(Command command) {
        this.command = command;
    }

    /**
     * 执行命令
     */
    public void action() {
        this.command.execute();
    }
}

以下是命令模式的客户端场景类:

/**
 * 命令模式的场景类
 * Created by blinkfox on 16/8/17.
 */
public class CommandClient {

    public static void main(String[] args) {
        Invoker invoker = new Invoker();
        Receiver receiver = new ConcreteReceiver1();
        Command command = new ConcreteCommand1(receiver);

        // 把命令交给调用者执行
        invoker.setCommand(command);
        invoker.action();
    }

}

五、模式分析

命令模式的本质是对命令进行封装,将发出命令的责任和执行命令的责任分割开。

  • 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。
  • 命令模式使请求本身成为一个对象,这个对象和其他对象一样可以被存储和传递。
  • 命令模式的关键在于引入了抽象命令接口,且发送者针对抽象命令接口编程,只有实现了抽象命令接口的具体命令才能与接收者相关联。

1. 优点

命令模式的优点:

  • 降低系统的耦合度。
  • 新的命令可以很容易地加入到系统中。
  • 可以比较容易地设计一个命令队列和宏命令(组合命令)。
  • 可以方便地实现对请求的Undo和Redo。

2. 缺点

命令模式的缺点:

  • 使用命令模式可能会导致某些系统有过多的具体命令类。因为针对每一个命令都需要设计一个具体命令类,因此某些系统可能需要大量具体命令类,这将影响命令模式的使用。

3. 适用环境

在以下情况下可以使用命令模式:

  • 系统需要将请求调用者和请求接收者解耦,使得调用者和接收者不直接交互。
  • 系统需要在不同的时间指定请求、将请求排队和执行请求。
  • 系统需要支持命令的撤销(Undo)操作和恢复(Redo)操作。
  • 系统需要将一组操作组合在一起,即支持宏命令

六、模式总结

  • 在命令模式中,将一个请求封装为一个对象,从而使我们可用不同的请求对客户进行参数化;对请求排队或者记录请求日志,以及支持可撤销的操作。命令模式是一种对象行为型模式,其别名为动作模式或事务模式。
  • 命令模式包含四个角色:抽象命令类中声明了用于执行请求的execute()等方法,通过这些方法可以调用请求接收者的相关操作;具体命令类是抽象命令类的子类,实现了在抽象命令类中声明的方法,它对应具体的接收者对象,将接收者对象的动作绑定其中;调用者即请求的发送者,又称为请求者,它通过命令对象来执行请求;接收者执行与请求相关的操作,它具体实现对请求的业务处理。
  • 命令模式的本质是对命令进行封装,将发出命令的责任和执行命令的责任分割开。命令模式使请求本身成为一个对象,这个对象和其他对象一样可以被存储和传递。
  • 命令模式的主要优点在于降低系统的耦合度,增加新的命令很方便,而且可以比较容易地设计一个命令队列和宏命令,并方便地实现对请求的撤销和恢复;其主要缺点在于可能会导致某些系统有过多的具体命令类。
  • 命令模式适用情况包括:需要将请求调用者和请求接收者解耦,使得调用者和接收者不直接交互;需要在不同的时间指定请求、将请求排队和执行请求;需要支持命令的撤销操作和恢复操作,需要将一组操作组合在一起,即支持宏命令。


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