做为程序员的你，必需要知道命令模式！

时间  2020-06-10 标签 做为 程序员 必需 知道 命令 模式

还记得Jungle曾经设计的Qt图片浏览器吗？鼠标点击“上一张”，浏览上一张图片；点击“下一张”，浏览下一张图片；点击“自动播放”，则自动从上到下播放每一张图片。是否是颇有趣的一个小程序？ios

鼠标点击某个键，就好像用户在向图片浏览器发送指令，图片浏览器内部接收到指令后开始调用相应的函数，最终结果是播放上一张或下一张图片，即执行或响应了用户发出的命令。客户并不知道发出的命令是什么形式，也不知道图片浏览器内部命令是如何执行的；一样，浏览器内部也不知道是谁发送了命令。命令的发送方和接收方（执行方）没有任何关联。在软件设计模式中，有一种将命令的发送者与执行者解耦的设计模式——命令模式。编程

1.命令模式简介

命令模式能够将请求（命令）的发送者与接收者彻底解耦，发送者与接收者之间没有直接引用关系，发送请求的对象只须要知道如何发送请求，而没必要知道请求是如何完成的。下面是比较晦涩难懂的命令模式的定义：小程序

命令模式：设计模式

将一个请求封装为一个对象，从而可用不一样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做。浏览器

 命令模式的定义比较复杂，也提到一些术语。这些将在下面的阐述和举例中作进一步说明。微信

2.命令模式结构

命令模式的UML结构如上图，命令模式一共有如下几种角色：函数

  • Command（抽象命令类）：是一个抽象类，声明了用于执行命令的接口execute()。
  • ConcreteCommand（具体命令类）：具体的命令类，实现了执行命令的接口execute()，它对应具体的接收者对象，将接收者（Receiver）的动做action()绑定其中。在execu()方法中将调用接收者的动做action()。（这就是定义中的“将请求封装成一个对象”的体现）
  • Invoker（调用者）：请求的发送者，经过命令对象来执行请求。一个调用者不须要在设计时肯定其接收者，因此调用者经过聚合，与命令类产生关联。具体实现中，能够将一个具体命令对象注入到调用者中，再经过调用具体命令对象的execute()方法，实现简介请求命令执行者（接收者）的操做。
  • Receiver（接收者）： 实现处理请求的具体操做（action）。

3.命令模式代码实例

房间中的开关（Button）就是命令模式的一个实现，本例使用命令模式来模拟开关功能，可控制的对象包括电灯（Lamp）和风扇（Fan）。用户每次触摸（touch）开关，均可以打开或者关闭电灯或者电扇。this

本实例的UML图如上所示。抽象命令类仅声明execute()接口。有两个具体命令类，分别是控制灯的LampCommand和控制风扇的FanCommand类，两个具体类中实现了execute()接口，即执行开关灯/风扇请求。本例中的调用者是按钮Button，每次用户触摸touch()）开关按钮，便是在发送请求。本例具体设计实现过程以下。spa

3.1.接收者类：电灯和风扇

// 接收者：电灯类
class Lamp
{
public :
	Lamp(){
		this->lampState = false;
	}
	void on(){
		lampState = true;
		printf("Lamp is on\n");
	}
	void off(){
		lampState = false;
		printf("Lamp is off\n");
	}
	bool getLampState(){
		return lampState;
	}
private:
	bool lampState;
};

// 接收者：风扇类
class Fan
{
public:
	Fan(){
		this->fanState = false;
	}
	void on(){
		fanState = true;
		printf("Fan is on\n");
	}
	void off(){
		fanState = false;
		printf("Fan is off\n");
	}
	bool getFanState(){
		return fanState;
	}
private:
	bool fanState;
};

3.2.抽象命令类

// 抽象命令类 Command
class Command
{
public:
	Command(){}
	// 声明抽象接口：发送命令
	virtual void execute() = 0;
private:
	Command *command;
};

3.3.具体命令类 

// 具体命令类 LampCommand
class LampCommand :public Command
{
public:
	LampCommand(){
		printf("开关控制电灯\n");
		lamp = new Lamp();
	}
	// 实现execute()
	void execute(){
		if (lamp->getLampState()){
			lamp->off();
		}
		else{
			lamp->on();
		}
	}
private:
	Lamp *lamp;
};

// 具体命令类 FanCommand
class FanCommand :public Command
{
public:
	FanCommand(){
		printf("开关控制风扇\n");
		fan = new Fan();
	}
	// 实现execute()
	void execute(){
		if (fan->getFanState()){
			fan->off();
		}
		else{
			fan->on();
		}
	}
private:
	Fan *fan;
};

3.3.调用者：Button

// 调用者 Button
class Button
{
public:
	Button(){}
	// 注入具体命令类对象
	void setCommand(Command *cmd){
		this->command = cmd;
	}
	// 发送命令：触摸按钮
	void touch(){
		printf("触摸开关:");
		command->execute();
	}
private:
	Command *command;
};

 3.4.客户端代码示例

#include <iostream>
#include "CommandPattern.h"

int main()
{
	// 实例化调用者：按钮
	Button *button = new Button();
	Command *lampCmd, *fanCmd;

	// 按钮控制电灯
	lampCmd = new LampCommand();
	button->setCommand(lampCmd);
	button->touch();
	button->touch();
	button->touch();

	printf("\n\n");

	// 按钮控制风扇
	fanCmd = new FanCommand();
	button->setCommand(fanCmd);
	button->touch();
	button->touch();
	button->touch();

	printf("\n\n");
	system("pause");
	return 0;
}

3.5.效果

 能够看到，客户端只须要有一个调用者和抽象命令类，在给调用者注入命令时，再将命令类具体化（这也就是定义中“可用不一样的请求对客户进行参数化”的体现）。客户端并不知道命令是如何传递和响应，只需发送命令touch()便可，由此实现命令发送者和接收者的解耦。设计

若是系统中增长了新的功能，功能键与新功能对应，只需增长对应的具体命令类，在新的具体命令类中调用新的功能类的action()方法，而后将该具体命令类经过注入的方式加入到调用者，无需修改原有代码，符合开闭原则。

4.命令队列

有时候，当请求发送者发送一个请求时，有不止一个请求接收者产生响应（Qt信号槽，一个信号能够链接多个槽），这些请求接收者将逐个执行业务方法，完成对请求的处理，此时能够用命令队列来实现。好比按钮开关同时控制电灯和风扇，这个例子中，请求发送者是按钮开关，有两个接收者产生响应，分别是电灯和风扇。

能够参考的命令队列的实现方式是增长一个命令队列类（CommandQueue）来存储多个命令对象，不一样命令对象对应不一样的命令接收者。调用者也将面对命令队列类编程，增长注入具体命令队列类对象的方法setCommandQueue(CommandQueue *cmdQueue)。

下面的例子展现了按钮开关请求时，电灯和风扇同时做为请求的接收者。代码以下所示：

#ifdef COMMAND_QUEUE
/*************************************/
/*             命令队列              */
#include <vector>

// 命令队列类
class CommandQueue
{
public:
	CommandQueue(){
	}
	void addCommand(Command *cmd){
		commandQueue.push_back(cmd);
	}
	void execute(){
		for (int i = 0; i < commandQueue.size(); i++)
		{
			commandQueue[i]->execute();
		}
	}
private:
	vector<Command*>commandQueue;

};

// 调用者
class Button2
{
public:
	Button2(){}
	// 注入具体命令队列类对象
	void setCommandQueue(CommandQueue *cmdQueue){
		this->cmdQueue = cmdQueue;
	}
	// 发送命令：触摸按钮
	void touch(){
		printf("触摸开关:");
		cmdQueue->execute();
	}
private:
	CommandQueue *cmdQueue;
};

#endif

 客户端代码以下：

#ifdef COMMAND_QUEUE

	printf("\n\n***********************************\n");
	Button2 *button2 = new Button2();
	Command *lampCmd2, *fanCmd2;
	CommandQueue *cmdQueue = new CommandQueue();

	// 按钮控制电灯
	lampCmd2 = new LampCommand();
	cmdQueue->addCommand(lampCmd2);

	// 按钮控制风扇
	fanCmd2 = new FanCommand();
	cmdQueue->addCommand(fanCmd2);

	button2->setCommandQueue(cmdQueue);
	button2->touch();

#endif

效果以下图：

5.命令模式其余应用

5.1.记录请求日志

将历史请求记录保存在日志里，即请求日志。不少软件系统都提供了日志文件，记录运行过程当中的流程。一旦系统发生故障，日志成为了分析问题的关键。日志也能够保存命令队列中的全部命令对象，每执行完一个命令就从日志里删除一个对应的对象。

5.2.宏命令

宏命令又叫组合命令，是组合模式和命令模式的结合。宏命令是一个具体命令类，拥有一个命令集合，命令集合中包含了对其余命令对象的引用。宏命令一般不直接与请求者交互，而是经过它的成员来遍历调用接收者的方法。当调用宏命令的execute()方法时，就遍历执行每个具体命令对象的execute()方法。（相似于前面的命令队列）

6.总结

优势：

  • 下降系统耦合度，将命令的请求者与接收者分离解耦，请求者和发送者不存在直接关联，各自独立互不影响。
  • 便于扩展：新的命令很容易加入到系统中，且符合开闭原则。
  • 较容易实现命令队列或宏命令。
  • 为请求的撤销和回复操做提供了一种设计实现方案。

缺点：

  • 命令模式可能致使系统中有过多的具体命令类，增长了系统中对象的数量。

适用环境：

  • 系统须要将请求发送者和接收者解耦，使得发送者和接收者互不影响。
  • 系统须要在不一样时间指定请求、将请求排队和执行请求。
  • 系统须要支持命令的撤销和恢复操做。
  • 系统须要将一组操做组合在一块儿造成宏命令。

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