在设计模式系列文章专题中,我们已经将 5 种 构建型模式 和 7 种 结构型模式 介绍完毕。
从本篇开始我们将学习 行为型模式,行为型模式重点关注 类与类之间的交互与协作。如同在工作中,每个人的行为都可能影响到其他同事,同时每个人也会受到别人的影响。我们一边接收上级的指令,一边派发任务给下级,在这样的协作中完成一项项伟大的工作。程序在运行时,每个对象都不是孤立的,他们可以通过通信与协作完成种种复杂的功能。
行为型模式共 11 种,分别是:
- 责任链模式
- 命令模式
- 解释器模式
- 迭代器模式
- 中介者模式
- 备忘录模式
- 观察者模式
- 状态模式
- 策略模式
- 模板方法模式
- 访问者模式
本文将介绍行为型模式中的 责任链模式 和 命令模式。
一、责任链模式
我们每个人在工作中都承担着一定的责任,比如程序员承担着开发新功能、修改 bug 的责任,运营人员承担着宣传的责任、HR 承担着招聘新人的责任。我们每个人的责任与这个责任链有什么关系吗?
——答案是并没有太大关系。
(小朋友你是否有很多问号???)
咳咳,也不是完全没有关系,主要是因为每个人在不同岗位上的责任是分散的,分散的责任组合在一起更像是一张网,无法组成一条链。
同一个岗位上的责任,就可以组成一条链。举个切身的例子,比如:普通的程序员可以解决中等难度的 bug,优秀程序员可以解决困难的 bug,而菜鸟程序员只能解决简单的 bug。为了将其量化,我们用一个数字来表示 bug 的难度,(0, 20] 表示简单,(20,50] 表示中等, (50,100] 表示困难,我们来模拟一个 bug 解决的流程。
“解决 bug” 程序 1.0
新建一个 bug 类:
<code>public
class
Bug
{int
value
;public
Bug
(int
value
) {this
.value
=value
; } }/<code>
新建一个程序员类:
<code>public
class
Programmer {public
String
type
;public
Programmer(String
type
) {this
.type =type
; }public
void
solve(Bug bug) { System.out.println(type
+"程序员解决了一个难度为 "
+ bug.value +" 的 bug"
); } }/<code>
客户端:
<code>import org.junit.Test;public
class
Client
{ @Test
public
void
test
() { Programmer newbie =new
Programmer("菜鸟"
); Programmer normal =new
Programmer("普通"
); Programmer good =new
Programmer("优秀"
); Bug easy =new
Bug(20
); Bug middle =new
Bug(50
); Bug hard =new
Bug(100
); handleBug(newbie, easy); handleBug(normal, easy); handleBug(good, easy); handleBug(newbie, middle); handleBug(normal, middle); handleBug(good, middle); handleBug(newbie, hard); handleBug(normal, hard); handleBug(good, hard); }public
void
handleBug
(Programmer programmer, Bug bug
) {if
(programmer.type.equals
("菜鸟"
) && bug.value
>0
&& bug.value
<=20
) { programmer.solve(bug); }else
if
(programmer.type.equals
("普通"
) && bug.value
>20
&& bug.value
<=50
) { programmer.solve(bug); }else
if
(programmer.type.equals
("优秀"
) && bug.value
>50
&& bug.value
<=100
) { programmer.solve(bug); } } } /<code>
运行程序,输出如下:
<code>菜鸟程序员解决了一个难度为
20
的
bug
普通程序员解决了一个难度为
50
的
bug
优秀程序员解决了一个难度为
100
的
bug
/<code>
功能完美实现了,但在这个程序中,我们让每个程序员都尝试处理了每一个 bug,相当于大家围着讨论每个 bug 该由谁解决,这无疑是非常低效的做法。那么我们要怎么才能优化呢?
“解决 bug” 程序 2.0
实际上,许多公司会选择让项目经理来分派任务,项目经理会根据 bug 的难度指派给不同的人解决。
引入 ProjectManager 类:
<code>public
class
ProjectManager
{ Programmer newbie =new
Programmer("菜鸟"
); Programmer normal =new
Programmer("普通"
); Programmer good =new
Programmer("优秀"
);public
void
assignBug
(Bug bug
) {if
(bug.value
>0
&& bug.value
<=20
) { System.out
.println("项目经理将这个简单的 bug 分配给了菜鸟程序员"
); newbie.solve(bug); }else
if
(bug.value
>20
&& bug.value
<=50
) { System.out
.println("项目经理将这个中等的 bug 分配给了普通程序员"
); normal.solve(bug); }else
if
(bug.value
>50
&& bug.value
<=100
) { System.out
.println("项目经理将这个困难的 bug 分配给了优秀程序员"
); good.solve(bug); } } }/<code>
我们让项目经理管理所有的程序员,并且根据 bug 的难度指派任务。这样一来,所有的 bug 只需传给项目经理分配即可,修改客户端如下:
<code>import
org.junit.Test;public
class
Client2
{public
void
test
()
{ ProjectManager manager =new
ProjectManager(); Bug easy =new
Bug(20
); Bug middle =new
Bug(50
); Bug hard =new
Bug(100
); manager.assignBug(easy); manager.assignBug(middle); manager.assignBug(hard); } }/<code>
运行程序,输出如下:
<code>项目经理将这个简单的
bug
分配给了菜鸟程序员
菜鸟程序员解决了一个难度为
20
的
bug
项目经理将这个中等的
bug
分配给了普通程序员
普通程序员解决了一个难度为
50
的
bug
项目经理将这个困难的
bug
分配给了优秀程序员
优秀程序员解决了一个难度为
100
的
bug
/<code>
看起来很美好,除了项目经理在骂骂咧咧地反驳这个方案。
在这个经过修改的程序中,项目经理一个人承担了分配所有 bug 这个体力活。程序没有变得简洁,只是把复杂的逻辑从客户端转移到了项目经理类中。
而且项目经理类承担了过多的职责,如果以后新增一类程序员,必须改动项目经理类,将其处理 bug 的职责插入分支判断语句中。
所以,我们需要更优的解决方案,那就是——
“解决 bug” 程序 3.0
责任链模式:使多个对象都有机会处理请求,从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。将这些对象连成一条链,并沿着这条链传递该请求,直到有一个对象处理它为止。
在本例的场景中,每个程序员的责任都是“解决这个 bug”,当测试提出一个 bug 时,可以走这样一条责任链:
- 先交由菜鸟程序员之手,如果是简单的 bug,菜鸟程序员自己处理掉。如果这个 bug 对于菜鸟程序员来说太难了,交给普通程序员
- 如果是中等难度的 bug,普通程序员处理掉。如果他也解决不了,交给优秀程序员
- 优秀程序员处理掉困难的 bug
有的读者会提出疑问,如果优秀程序员也无法处理这个 bug 呢?
——那当然是处理掉这个假冒优秀程序员。
修改客户端如下:
<code>import org.junit.Test;public
class
Client3
{ @Test
public
void
test
() throws Exception { Programmer newbie =new
Programmer("菜鸟"
); Programmer normal =new
Programmer("普通"
); Programmer good =new
Programmer("优秀"
); Bug easy =new
Bug(20
); Bug middle =new
Bug(50
); Bug hard =new
Bug(100
);if
(!handleBug(newbie, easy)) {if
(!handleBug(normal, easy)) {if
(!handleBug(good, easy)) {throw
new
Exception("Kill the fake good programmer!"
); } } }if
(!handleBug(newbie, middle)) {if
(!handleBug(normal, middle)) {if
(!handleBug(good, middle)) {throw
new
Exception("Kill the fake good programmer!"
); } } }if
(!handleBug(newbie, hard)) {if
(!handleBug(normal, hard)) {if
(!handleBug(good, hard)) {throw
new
Exception("Kill the fake good programmer!"
); } } } }public
booleanhandleBug
(Programmer programmer, Bug bug
) {if
(programmer.type.equals
("菜鸟"
) && bug.value
>0
&& bug.value
<=20
) { programmer.solve(bug);return
true
; }else
if
(programmer.type.equals
("普通"
) && bug.value
>20
&& bug.value
<=50
) { programmer.solve(bug);return
true
; }else
if
(programmer.type.equals
("优秀"
) && bug.value
>50
&& bug.value
<=100
) { programmer.solve(bug);return
true
; }return
false
; } }/<code>
首先我们将 handleBug 方法的签名改为了返回一个 boolean 值,如果此 bug 被处理了,返回 true;否则返回 false,使得责任沿着 菜鸟-> 普通 -> 优秀 这条链继续传递。
运行程序,输出如下:
<code>菜鸟程序员解决了一个难度为
20
的
bug
普通程序员解决了一个难度为
50
的
bug
优秀程序员解决了一个难度为
100
的
bug
/<code>
熟悉责任链模式的同学应该可以看出,这个责任链模式和我们平时使用的不太一样。事实上,这段代码已经很好地体现了责任链模式的基本思想。我们平时使用的责任链模式只是在面向对象的基础上,将这段代码封装了一下,如 4.0 所示。
“解决 bug” 程序 4.0
新建一个程序员抽象类:
<code>public
abstract
class
Programmer
{protected
Programmer next;public
void
setNext
(Programmer next
) {this
.next = next; }abstract
void
handle
(Bug bug
); }/<code>
在这个抽象类中:
- next 对象表示如果自己解决不了,需要将责任传递给的下一个人;
- handle 方法表示自己处理此 bug 的逻辑,在这里判断是自己解决或者继续传递。
新建菜鸟程序员类:
<code>public
class
NewbieProgrammer
extends
Programmer
{ @Override
public
void
handle
(Bug bug
) {if
(bug.value
>0
&& bug.value
<=20
) { solve(bug); }else
if
(next !=null
) { next.handle(bug); } }private
void
solve
(Bug bug
) { System.out
.println("菜鸟程序员解决了一个难度为 "
+ bug.value
+" 的 bug"
); } }/<code>
新建普通程序员类:
<code>public
class
NormalProgrammer
extends
Programmer
{ @Override
public
void
handle
(Bug bug
) {if
(bug.value
>20
&& bug.value
<=50
) { solve(bug); }else
if
(next !=null
) { next.handle(bug); } }private
void
solve
(Bug bug
) { System.out
.println("普通程序员解决了一个难度为 "
+ bug.value
+" 的 bug"
); } }/<code>
新建优秀程序员类:
<code>public
class
GoodProgrammer
extends
Programmer
{ @Override
public
void
handle
(Bug bug
) {if
(bug.value
>50
&& bug.value
<=100
) { solve(bug); }else
if
(next !=null
) { next.handle(bug); } }private
void
solve
(Bug bug
) { System.out
.println("优秀程序员解决了一个难度为 "
+ bug.value
+" 的 bug"
); } }/<code>
客户端测试:
<code>import
org.junit.Test;public
class
Client4
{public
void
test
()
{ NewbieProgrammer newbie =new
NewbieProgrammer(); NormalProgrammer normal =new
NormalProgrammer(); GoodProgrammer good =new
GoodProgrammer(); Bug easy =new
Bug(20
); Bug middle =new
Bug(50
); Bug hard =new
Bug(100
); newbie.setNext(normal); normal.setNext(good); newbie.handle(easy); newbie.handle(middle); newbie.handle(hard); } }/<code>
在客户端中,我们通过 setNext() 方法将三个程序员组成了一条责任链,由菜鸟程序员接收所有的 bug,发现自己不能处理的 bug,就传递给普通程序员,普通程序员收到 bug 后,如果发现自己不能解决,则传递给优秀程序员。
责任链思想在生活中有很多应用,比如假期审批、加薪申请等,在员工提出申请后,从经理开始,由你的经理决定自己处理或是交由更上一层的经理处理。
再比如处理客户投诉时,从基层的客服人员开始,决定自己回应或是上报给领导,领导再判断是否继续上报。
理清了责任链模式,笔者突然回想起,公司的测试组每次提出 bug 后,总是先指派给我!一瞬间仿佛明白了什么了不得的道理,不禁流下了没技术的眼泪。
小结
通过这个例子,我们已经了解到,责任链主要用于处理 职责相同,程度不同的类。
其主要优点有:
- 降低了对象之间的耦合度。在责任链模式中,客户只需要将请求发送到责任链上即可,无须关心请求的处理细节和请求的传递过程,所以责任链将请求的发送者和请求的处理者解耦了。
- 扩展性强,满足开闭原则。可以根据需要增加新的请求处理类。
- 灵活性强。可以动态地改变链内的成员或者改变链的次序来适应流程的变化。
- 简化了对象之间的连接。每个对象只需保持一个指向其后继者的引用,不需保持其他所有处理者的引用,这避免了使用众多的条件判断语句。
- 责任分担。每个类只需要处理自己该处理的工作,不该处理的传递给下一个对象完成,明确各类的责任范围,符合类的单一职责原则。不再需要 “项目经理” 来处理所有的责任分配任务。
但我们在使用中也发现了它的一个明显缺点,如果这个 bug 没人处理,可能导致 “程序员祭天” 异常。其主要缺点有:
- 不能保证每个请求一定被处理,该请求可能一直传到链的末端都得不到处理。
- 如果责任链过长,请求的处理可能涉及多个处理对象,系统性能将受到一定影响。
- 责任链建立的合理性要靠客户端来保证,增加了客户端的复杂性,可能会由于责任链拼接次序错误而导致系统出错,比如可能出现循环调用。
二、命令模式
近年来,智能家居越来越流行。躺在家中,只需要打开对应的 app,就可以随手控制家电开关。但随之而来一个问题,手机里的 app 实在是太多了,每一个家具公司都想要提供一个 app 给用户,以求增加用户粘性,推广他们的其他产品等。
站在用户的角度来看,有时我们只想打开一下电灯,却要先看到恼人的 “新式电灯上新” 的弹窗通知,让人烦不胜烦。如果能有一个万能遥控器将所有的智能家居开关综合起来,统一控制,一定会方便许多。
说干就干,笔者立马打开 PS,设计了一张草图:
“咳咳,我对这个 app 的设计理念呢,是基于 “简洁就是美” 的原则。一个好的设计,首先,最重要的一点就是 '接地气'。当然,我也可以用一些华丽的素材拼接出一个花里胡哨的设计,但,那是一个最低级的设计师才会做的事情......”
我们先来看下四个智能家居类的结构,大门类:
<code>public
class
Door
{public
void
openDoor
() { System.out
.println("门打开了"
); }public
void
closeDoor
() { System.out
.println("门关闭了"
); } }/<code>
电灯类:
<code>public
class
Light
{public
void
lightOn
() { System.out
.println("打开了电灯"
); }public
void
lightOff
() { System.out
.println("关闭了电灯"
); } }/<code>
电视类:
<code>public
class
Tv
{public
void
TurnOnTv
() { System.out
.println("电视打开了"
); }public
void
TurnOffTv
() { System.out
.println("电视关闭了"
); } }/<code>
音乐类:
<code>public
class
Music
{public
void
play
() { System.
out
.println("开始播放音乐"
); }public
void
stop
() { System.out
.println("停止播放音乐"
); } } /<code>
由于是不同公司的产品,所以接口有所不同,接下来就一起来实现我们的万能遥控器!
万能遥控器 1.0
不一会儿,我们就写出了下面的代码:
<code>//
初始化开关 Switch switchDoor = 省略绑定UI代码; Switch switchLight = 省略绑定UI代码; Switch switchTv = 省略绑定UI代码; Switch switchMusic = 省略绑定UI代码;//
初始化智能家居 Door door =new
Door(); Light light =new
Light(); Tv tv =new
Tv(); Music music =new
Music();//
大门开关遥控 switchDoor.setOnCheckedChangeListener((view, isChecked)
-> {if
(isChecked) { door.openDoor(); }else
{ door.closeDoor(); } });//
电灯开关遥控 switchLight.setOnCheckedChangeListener((view, isChecked)
-> {if
(isChecked) { light.lightOn(); }else
{ light.lightOff(); } });//
电视开关遥控 switchTv.setOnCheckedChangeListener((view, isChecked)
-> {if
(isChecked) { tv.TurnOnTv(); }else
{ tv.TurnOffTv(); } });//
音乐开关遥控 switchMusic.setOnCheckedChangeListener((view, isChecked)
-> {if
(isChecked) { music.play(); }else
{ music.stop(); } });/<code>
这份代码很直观,在每个开关状态改变时,调用对应家居的 API 实现打开或关闭。
只有这样的功能实在是太单一了,接下来我们再为它添加一个有趣的功能。
万能遥控器 2.0
一般来说,电视遥控器上都有一个回退按钮,用来回到上一个频道。相当于文本编辑器中的 “撤销” 功能,既然别的小朋友都有,那我们也要!
设计狮本狮马不停蹄地设计了 UI 2.0:
UI 设计倒是简单,底部添加一个按钮即可。代码设计就比较复杂了,我们需要保存上一步操作,并且将其回退。
初步的想法是设计一个枚举类 Operation,代表每一步的操作:
<code>public
enum
Operation
{DOOR_OPEN
,DOOR_CLOSE
,LIGHT_ON
,LIGHT_OFF
,TV_TURN_ON
,TV_TURN_OFF
,MUSIC_PLAY
,MUSIC_STOP
}/<code>
然后在客户端定义一个 Operation 变量 lastOperation,在每一步操作后,更新此变量。然后在撤销按钮的点击事件中,根据上一步的操作实现回退:
<code>public
class
Client
{ Operation lastOperation; @Testprotected
void test() {Switch
switchDoor = 省略绑定UI代码;Switch
switchLight = 省略绑定UI代码;Switch
switchTv = 省略绑定UI代码;Switch
switchMusic = 省略绑定UI代码; Button btnUndo = 省略绑定UI代码; Door door =new
Door(); Light light =new
Light(); Tv tv =new
Tv(); Music music =new
Music(); switchDoor.setOnCheckedChangeListener((view, isChecked) -> {if
(isChecked) { lastOperation = Operation.DOOR_OPEN; door.openDoor(); }else
{ lastOperation = Operation.DOOR_CLOSE; door.closeDoor(); } }); switchLight.setOnCheckedChangeListener((view, isChecked) -> {if
(isChecked) { lastOperation = Operation.LIGHT_ON; light.lightOn(); }else
{ lastOperation = Operation.LIGHT_OFF; light.lightOff(); } }); ... 电视、音乐类似 btnUndo.setOnClickListener(view -> {if
(lastOperation ==null
)return
;switch
(lastOperation) {case
DOOR_OPEN: door.closeDoor();break
;case
DOOR_CLOSE: door.openDoor();break
;case
LIGHT_ON: light.lightOff();break
;case
LIGHT_OFF: light.lightOn();break
; ... 电视、音乐类似 } }); } }/<code>
大功告成,不过这份代码只实现了撤销一步,如果我们需要实现撤销多步怎么做呢?
思考一下,每次回退时,都是先将最后一步 Operation 撤销。对于这种后进先出的结构,我们自然就会想到栈结构,代码如下:
<code>public
class
Client
{ Stack operations =new
Stack<>(); @Testprotected
void test() {Switch
switchDoor = 省略绑定UI代码;Switch
switchLight = 省略绑定UI代码;Switch
switchTv = 省略绑定UI代码;Switch
switchMusic = 省略绑定UI代码; Button btnUndo = 省略绑定UI代码; Door door =new
Door(); Light light =new
Light(); Tv tv =new
Tv(); Music music =new
Music(); switchDoor.setOnCheckedChangeListener((view, isChecked) -> {if
(isChecked) { operations.push(Operation.DOOR_OPEN); door.openDoor(); }else
{ operations.push(Operation.DOOR_CLOSE); door.closeDoor(); } }); switchLight.setOnCheckedChangeListener((view, isChecked) -> {if
(isChecked) { operations.push(Operation.LIGHT_ON); light.lightOn(); }else
{ operations.push(Operation.LIGHT_OFF); light.lightOff(); } }); ...电视、音乐类似 btnUndo.setOnClickListener(view -> {if
(operations.isEmpty())return
; Operation lastOperation = operations.pop();switch
(lastOperation) {case
DOOR_OPEN: door.closeDoor();break
;case
DOOR_CLOSE: door.openDoor();break
;case
LIGHT_ON: light.lightOff();break
;case
LIGHT_OFF: light.lightOn();break
; ...电视、音乐类似 } }); } }/<code>
我们将每一步 Operation 记录到栈中,每次撤销时,弹出栈顶的 Operation,再使用 switch 语句判断,将其恢复。
虽然实现了功能,但代码明显已经变得越来越臃肿了。遥控器知道了太多的细节,它必须要知道每个家居的调用方式。以后有开关加入时,不仅要修改 Status 类,增加新的 Operation,还要修改客户端,增加新的分支判断,导致这个类变成一个庞大的类。不仅违背了单一权责原则,还违背了开闭原则。
万能遥控器 3.0
我们期待能有一种设计,让遥控器不需要知道家居的接口。遥控器只需要负责监听用户按下开关,再根据开关状态发出正确的命令,对应的家居在收到命令后做出响应。就可以达到将 “行为请求者” 和 ”行为实现者“ 解耦的目的。
先定义一个命令接口:
<code>public
interface
ICommand
{void
execute
(); }/<code>
接口中只有一个 execute 方法,表示 “执行” 命令。
定义开门命令,实现此接口:
<code>public
class
DoorOpenCommand
implements
ICommand
{private
Door door;public
void
setDoor
(Door door)
{this
.door = door; }public
void
execute
()
{ door.openDoor(); } }/<code>
关门命令:
<code>public
class
DoorCloseCommand
implements
ICommand
{private
Door door;
public
void
setDoor
(Door door)
{this
.door = door; }public
void
execute
()
{ door.closeDoor(); } }/<code>
开灯命令:
<code>public
class
LightOnCommand
implements
ICommand
{ Light light;public
void
setLight
(Light light)
{this
.light = light; }
public
void
execute
()
{ light.lightOn(); } }/<code>
关灯命令:
<code>public
class
LightOffCommand
implements
ICommand
{ Light light;public
void
setLight
(Light light)
{this
.light = light; }public
void
execute
()
{ light.lightOff(); } }/<code>
电视、音乐的命令类似。
可以看到,我们将家居控制的代码转移到了命令类中,当命令执行时,调用对应家具的 API 实现开启或关闭。
客户端代码:
<code>//
初始化命令 DoorOpenCommand doorOpenCommand =new
DoorOpenCommand(); DoorCloseCommand doorCloseCommand =new
DoorCloseCommand(); doorOpenCommand.setDoor(door); doorCloseCommand.setDoor(door); LightOnCommand lightOnCommand =new
LightOnCommand(); LightOffCommand lightOffCommand =new
LightOffCommand(); lightOnCommand.setLight(light); lightOffCommand.setLight(light); ...电视、音乐类似//
大门开关遥控 switchDoor.setOnCheckedChangeListener((view, isChecked)
-> {if
(isChecked) { doorOpenCommand.execute(); }else
{ doorCloseCommand.execute(); } });//
电灯开关遥控 switchLight.setOnCheckedChangeListener((view, isChecked)
-> {if
(isChecked) { lightOnCommand.execute(); }else
{ lightOffCommand.execute(); } }); ...电视、音乐类似/<code>
现在,遥控器只知道用户控制开关后,需要执行对应的命令,遥控器并不知道这个命令会执行什么内容,达到了隐藏技术细节的目的。
与此同时,我们还获得了一个附带的好处。由于每个命令都被抽象成了同一个接口,我们可以将开关代码统一起来。客户端优化如下:
<code>publicclass
Client
{ @Test protected void test() { ...初始化//
大门开关遥控 switchDoor.setOnCheckedChangeListener((view, isChecked)
-> { handleCommand(isChecked, doorOpenCommand, doorCloseCommand); });//
电灯开关遥控 switchLight.setOnCheckedChangeListener((view, isChecked)
-> { handleCommand(isChecked, lightOnCommand, lightOffCommand); });//
电视开关遥控 switchTv.setOnCheckedChangeListener((view, isChecked)
-> { handleCommand(isChecked, turnOnTvCommand, turnOffTvCommand); });//
音乐开关遥控 switchMusic.setOnCheckedChangeListener((view, isChecked)
-> { handleCommand(isChecked, musicPlayCommand, musicStopCommand); }); } private void handleCommand(boolean isChecked, ICommand openCommand, ICommand closeCommand) {if
(isChecked) { openCommand.execute(); }else
{ closeCommand.execute(); } } }/<code>
不知不觉中,我们就写出了命令模式的代码。来看下命令模式的定义:
命令模式: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,以及支持可撤销的操作。
使用命令模式后,要实现撤销功能非常容易。
首先,在命令接口中,新增 undo 方法:
<code>public
interface
ICommand
{void
execute
();void
undo
(); }/<code>
开门命令中新增 undo:
<code>public
class
DoorOpenCommand
implements
ICommand
{private
Door door;public
void
setDoor
(Door door)
{this
.door = door; }public
void
execute
()
{ door.openDoor(); }public
void
undo
()
{ door.closeDoor(); } }/<code>
关门命令中新增 undo:
<code>public
class
DoorCloseCommand
implements
ICommand
{private
Door door;public
void
setDoor
(Door door)
{this
.door = door; }public
void
execute
()
{ door.closeDoor(); }public
void
undo
()
{ door.openDoor(); } }/<code>
开灯命令中新增 undo:
<code>public
class
LightOnCommand
implements
ICommand
{ Light light;public
void
setLight
(Light light)
{this
.light = light; }public
void
execute
()
{ light.lightOn(); }public
void
undo
()
{ light.lightOff(); } }/<code>
关灯命令中新增 undo:
<code>public
class
LightOffCommand
implements
ICommand
{ Light light;public
void
setLight
(Light light)
{this
.light = light; }public
void
execute
()
{ light.lightOff(); }public
void
undo
()
{ light.lightOn(); } }/<code>
电视、音乐命令类似。
客户端:
<code>public
class
Client
{ Stack commands =new
Stack<>();protected
void
test
()
{ ...初始化 switchDoor.setOnCheckedChangeListener((view, isChecked) -> { handleCommand(isChecked, doorOpenCommand, doorCloseCommand); }); switchLight.setOnCheckedChangeListener((view, isChecked) -> { handleCommand(isChecked, lightOnCommand, lightOffCommand); }); switchTv.setOnCheckedChangeListener((view, isChecked) -> { handleCommand(isChecked, turnOnTvCommand, turnOffTvCommand); }); switchMusic.setOnCheckedChangeListener((view, isChecked) -> { handleCommand(isChecked, musicPlayCommand, musicStopCommand); }); btnUndo.setOnClickListener(view -> {if
(commands.isEmpty())return
; ICommand lastCommand = commands.pop(); lastCommand.undo(); }); }private
void
handleCommand
(
boolean
isChecked, ICommand openCommand, ICommand closeCommand) {if
(isChecked) { commands.push(openCommand); openCommand.execute(); }else
{ commands.push(closeCommand); closeCommand.execute(); } } }/<code>
我们同样使用了一个栈结构,用于存储所有的命令,在每次执行命令前,将命令压入栈中。撤销时,弹出栈顶的命令,执行其 undo 方法即可。
命令模式使得客户端的职责更加简洁、清晰了,命令执行、撤销的代码都被隐藏到了命令类中。唯一的缺点是多了很多的命令类,因为我们必须针对每一个命令都设计一个命令类,容易导致类爆炸。
宏命令
在我们学习宏命令前,先来了解一下宏。在使用 word 时,有时会弹出一个提示:是否启用宏?
在笔者小的时候(当然现在也没有很老),小小的眼睛里有大大的疑惑:这个 “宏” 是什么意思呢?简简单单一个字,却看起来如此的高大上,一定是一个很难的东西吧。
其实宏一点也不难,宏(英语:Macro)的意思是 “批量处理”,能够帮我们实现合并多个操作。
比如,在 word 中,我们需要设置一个文字加粗、斜体和字号 36。通常来说,我们需要三个步骤:
- 选中文字,设置加粗
- 选中文字,设置斜体
- 选中文字,设置字号 36
如果有一个设置,能一键实现这三个步骤,这个设置就称为一个宏。
如果我们有大量的文字需要这三个设置,定义一个宏就可以省下许多重复操作。
听起来是不是很像格式刷,不过宏远比格式刷要强大。比如宏可以实现将一段文字一键加上 【】,在 Excel 中的宏还可以一键实现 居中 + 排序 等操作。
比如笔者写的一个宏,效果是运行时给两个汉字自动加上中括号:
这个宏对应的 vba 代码长这样:
<code>Sub
Macro1()' '
Macro1 Macro' '
Selection.TypeText Text:=ChrW(12304
) Selection.MoveRight Unit:=wdCharacter, Count:=2
Selection.TypeText Text:=ChrW(12305
) End Sub/<code>
当然 vba 代码只是秀一秀,不是重点。重点是了解了宏,就不难理解宏命令了。宏命令就是 将多个命令合并起来组成的命令。
接下来我们给遥控器添加一个 “睡眠” 按钮,按下时可以一键关闭大门,关闭电灯,关闭电视、打开音乐(听着音乐睡觉,就是这么优雅)。UI...就不看了吧,这时就可以使用宏命令:
<code>public
class
MacroCommand
implements
ICommand
{ List commands;public
MacroCommand
(List commands)
{this
.commands = commands; }public
void
execute
()
{for
(int
i =0
; i < commands.size(); i++) { commands.get(i).execute(); } }public
void
undo
()
{for
(int
i =0
; i < commands.size(); i++) { commands.get(i).undo(); } } }/<code>
客户端代码如下:
<code> MacroCommand sleepCommand =new
MacroCommand(Arrays.asList(doorCloseCommand, lightOffCommand, turnOffTvCommand, musicPlayCommand)); btnSleep.setOnClickListener(view -> { commands.push(sleepCommand); sleepCommand.execute(); });/<code>
有了宏命令,我们就可以任意组合多个命令,并且完全不会增加程序结构的复杂度。因为宏命令使用起来和普通的命令一模一样。
小结
前文的定义中讲到,命令模式还可以用于请求排队。要实现请求排队功能,只需创建一个命令队列,将每个需要执行的命令依次传入队列中,然后工作线程不断地从命令队列取出队列头的命令执行即可。
事实上,安卓 app 的界面就是这么实现的。源码中使用了一个阻塞式死循环 Looper,不断地从 MessageQueue 中取出消息,交给 Handler 处理,用户的每一个操作也会通过 Handler 传递到 MessageQueue 中排队执行。
命令模式可以说将封装发挥得淋漓尽致。在我们平时的程序设计中,最常用的封装是将拥有一类职责的对象封装成类,而命令对象的唯一职责就是通过 execute 去调用一个方法,也就是说它将 “方法调用” 这个步骤封装起来了,使得我们可以对 “方法调用” 进行排队、撤销等处理。
命令模式的主要优点如下:
- 降低系统的耦合度。将 “行为请求者” 和 ”行为实现者“ 解耦。
- 扩展性强。增加或删除命令非常方便,并且不会影响其他类。
- 封装 “方法调用”,方便实现 Undo 和 Redo 操作。
- 灵活性强,可以实现宏命令。
它的主要缺点是:
- 会产生大量命令类。增加了系统的复杂性。
本篇文章主要介绍了责任链模式和命令模式,笔者将在后面的章节中介绍剩下的几种行为型模式。有任何疑问或收获欢迎在评论区分享交流。
本文作者:Alpinist Wang
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