《JAVA與模式》之命令模式

《JAVA與模式》之命令模式

在閻宏博士的《JAVA與模式》一書中開頭是這樣描述命令(Command)模式的:

命令模式屬於對象的行為模式。命令模式又稱為行動(Action)模式或交易(Transaction)模式。

命令模式把一個請求或者操作封裝到一個對象中。命令模式允許系統使用不同的請求把客戶端參數化,對請求排隊或者記錄請求日誌,可以提供命令的撤銷和恢復功能。

命令模式的結構

命令模式是對命令的封裝。命令模式把發出命令的責任和執行命令的責任分割開,委派給不同的對象。

每一個命令都是一個操作:請求的一方發出請求要求執行一個操作;接收的一方收到請求,並執行操作。命令模式允許請求的一方和接收的一方獨立開來,使得請求的一方不必知道接收請求的一方的接口,更不必知道請求是怎麼被接收,以及操作是否被執行、何時被執行,以及是怎麼被執行的。

命令允許請求的一方和接收請求的一方能夠獨立演化,從而具有以下的優點:

(1)命令模式使新的命令很容易地被加入到系統裡。

(2)允許接收請求的一方決定是否要否決請求。

(3)能較容易地設計一個命令隊列。

(4)可以容易地實現對請求的撤銷和恢復。

(5)在需要的情況下,可以較容易地將命令記入日誌。

下面以一個示意性的系統,說明命令模式的結構。

《JAVA與模式》之命令模式

命令模式涉及到五個角色,它們分別是:

客戶端(Client)角色:創建一個具體命令(ConcreteCommand)對象並確定其接收者。

命令(Command)角色:聲明瞭一個給所有具體命令類的抽象接口。

具體命令(ConcreteCommand)角色:定義一個接收者和行為之間的弱耦合;實現execute()方法,負責調用接收者的相應操作。execute()方法通常叫做執行方法。

請求者(Invoker)角色:負責調用命令對象執行請求,相關的方法叫做行動方法。

接收者(Receiver)角色:負責具體實施和執行一個請求。任何一個類都可以成為接收者,實施和執行請求的方法叫做行動方法。

源代碼

接收者角色類

public class Receiver {
/**
* 真正執行命令相應的操作
*/
public void action(){
System.out.println("執行操作");
}
}

抽象命令角色類

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

具體命令角色類

public class ConcreteCommand implements Command {
//持有相應的接收者對象
private Receiver receiver = null;
/**
* 構造方法
*/
public ConcreteCommand(Receiver receiver){
this.receiver = receiver;
}
@Override
public void execute() {
//通常會轉調接收者對象的相應方法,讓接收者來真正執行功能
receiver.action();
}
}

請求者角色類

public class Invoker {
/**
* 持有命令對象
*/
private Command command = null;
/**
* 構造方法
*/
public Invoker(Command command){
this.command = command;
}
/**
* 行動方法
*/
public void action(){

command.execute();
}
}

客戶端角色類

public class Client {
public static void main(String[] args) {
//創建接收者
Receiver receiver = new Receiver();
//創建命令對象,設定它的接收者
Command command = new ConcreteCommand(receiver);
//創建請求者,把命令對象設置進去
Invoker invoker = new Invoker(command);
//執行方法
invoker.action();
}
}

AudioPlayer系統

小女孩茱麗(Julia)有一個盒式錄音機,此錄音機有播音(Play)、倒帶(Rewind)和停止(Stop)功能,錄音機的鍵盤便是請求者(Invoker)角色;茱麗(Julia)是客戶端角色,而錄音機便是接收者角色。Command類扮演抽象命令角色,而PlayCommand、StopCommand和RewindCommand便是具體命令類。茱麗(Julia)不需要知道播音(play)、倒帶(rewind)和停止(stop)功能是怎麼具體執行的,這些命令執行的細節全都由鍵盤(Keypad)具體實施。茱麗(Julia)只需要在鍵盤上按下相應的鍵便可以了。

錄音機是典型的命令模式。錄音機按鍵把客戶端與錄音機的操作細節分割開來。

《JAVA與模式》之命令模式

源代碼

接收者角色,由錄音機類扮演

public class AudioPlayer {

public void play(){
System.out.println("播放...");
}

public void rewind(){
System.out.println("倒帶...");
}

public void stop(){
System.out.println("停止...");
}
}

抽象命令角色類

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

具體命令角色類

public class PlayCommand implements Command {
private AudioPlayer myAudio;

public PlayCommand(AudioPlayer audioPlayer){
myAudio = audioPlayer;
}
/**
* 執行方法
*/
@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();
}
}

請求者角色,由鍵盤類扮演

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;
}
/**
* 執行播放方法
*/
public void play(){
playCommand.execute();
}
/**
* 執行倒帶方法
*/
public void rewind(){
rewindCommand.execute();
}
/**
* 執行播放方法
*/

public void stop(){
stopCommand.execute();
}
}

客戶端角色,由茱麗小女孩扮演

public class Julia {
public static void main(String[]args){
//創建接收者對象
AudioPlayer audioPlayer = new AudioPlayer();
//創建命令對象
Command playCommand = new PlayCommand(audioPlayer);
Command rewindCommand = new RewindCommand(audioPlayer);
Command stopCommand = new StopCommand(audioPlayer);
//創建請求者對象
Keypad keypad = new Keypad();
keypad.setPlayCommand(playCommand);
keypad.setRewindCommand(rewindCommand);
keypad.setStopCommand(stopCommand);
//測試
keypad.play();
keypad.rewind();
keypad.stop();
keypad.play();
keypad.stop();
}
}

運行結果如下:

《JAVA與模式》之命令模式

宏命令

所謂宏命令簡單點說就是包含多個命令的命令,是一個命令的組合。

設想茱麗的錄音機有一個記錄功能,可以把一個一個的命令記錄下來,再在任何需要的時候重新把這些記錄下來的命令一次性執行,這就是所謂的宏命令集功能。因此,茱麗的錄音機系統現在有四個鍵,分別為播音、倒帶、停止和宏命令功能。此時系統的設計與前面的設計相比有所增強,主要體現在Julia類現在有了一個新方法,用以操作宏命令鍵。

《JAVA與模式》之命令模式

源代碼

系統需要一個代表宏命令的接口,以定義出具體宏命令所需要的接口。

public interface MacroCommand extends Command {
/**
* 宏命令聚集的管理方法
* 可以添加一個成員命令
*/
public void add(Command cmd);
/**
* 宏命令聚集的管理方法
* 可以刪除一個成員命令
*/
public void remove(Command cmd);
}

具體的宏命令MacroAudioCommand類負責把個別的命令合成宏命令。

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);
}
/**
* 執行方法
*/
@Override
public void execute() {
for(Command cmd : commandList){
cmd.execute();
}
}
}
/<command>/<command>

客戶端類Julia

public class Julia {

public static void main(String[]args){
//創建接收者對象
AudioPlayer audioPlayer = new AudioPlayer();
//創建命令對象
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();
}
}

運行結果如下:

《JAVA與模式》之命令模式

命令模式的優點

更鬆散的耦合

命令模式使得發起命令的對象——客戶端,和具體實現命令的對象——接收者對象完全解耦,也就是說發起命令的對象完全不知道具體實現對象是誰,也不知道如何實現。

更動態的控制

命令模式把請求封裝起來,可以動態地對它進行參數化、隊列化和日誌化等操作,從而使得系統更靈活。

很自然的複合命令

命令模式中的命令對象能夠很容易地組合成複合命令,也就是宏命令,從而使系統操作更簡單,功能更強大。

更好的擴展性

由於發起命令的對象和具體的實現完全解耦,因此擴展新的命令就很容易,只需要實現新的命令對象,然後在裝配的時候,把具體的實現對象設置到命令對象中,然後就可以使用這個命令對象,已有的實現完全不用變化。


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