一、命令模式的说明
命令模式（Command Pattern）是一种行为设计模式，它允许将请求封装成对象，从而使得可以将请求参数化、队列化、并且可以用不同的请求来参数化客户端（调用者）的对象。这个模式也支持可撤销的操作。
命令模式通常包括以下几个角色：
**Command（命令）:**定义了执行操作的接口，通常包括执行方法（execute()）和可能的撤销方法（undo()）。
ConcreteCommand（具体命令）: 实现了Command接口，持有执行操作所需的相关信息，包括对接收者对象的引用。
**Invoker（调用者）:**请求的发送者，通过命令对象来执行请求。
**Receiver（接收者）:**实际执行操作的对象。
二、命令模式的场景
命令模式在实际应用中有很多常见的案例，以下是其中一些常用的情况：
**菜单和按钮操作：**在图形用户界面（GUI）应用程序中，菜单项和按钮通常可以被抽象为命令对象。当用户点击菜单项或按钮时，相应的命令被执行，这样做的好处是可以将用户操作与具体的执行操作解耦。
**多级撤销（Undo）操作：**命令模式支持撤销操作，因此它在需要实现撤销多个步骤的应用程序中很有用。每个命令对象可以保存执行操作的状态，以便在撤销时恢复到先前的状态。
**任务调度器：**命令模式可以用于实现任务调度器，其中每个任务可以被封装成一个命令对象，并且可以按照一定的顺序执行。
**日志记录：**命令模式可以用于实现日志记录系统，每个命令对象的执行都可以被记录下来，从而实现日志记录功能。
**遥控器和家电控制：**像前面示例中的遥控器一样，命令模式常用于实现遥控器和家电的控制系统。每个按钮可以关联一个命令对象，当按下按钮时，执行相应的命令。
**数据库事务处理：**在数据库操作中，命令模式可以用于实现事务处理，每个数据库操作可以被封装成一个命令对象，事务的提交或回滚可以看作是对一系列命令对象的执行或撤销。
三、命令模式的优缺点
优点：
**解耦调用者和接收者：**命令模式通过将请求封装成独立的命令对象，从而解耦了请求的发送者和接收者。这使得系统中的对象不需要知道彼此的细节，降低了对象之间的耦合度，提高了系统的灵活性。
**支持撤销和重做：**由于命令对象通常会保存执行所需的状态信息，因此可以很容易地支持撤销和重做操作。这对于实现撤销历史记录、撤销栈等功能非常有用。
**支持命令的排队执行：**命令模式可以将请求排队，并按照一定的顺序执行。这对于实现任务调度器等功能很有用。
**容易扩展：**通过添加新的命令类和接收者类，可以很容易地扩展命令模式，而不需要修改现有的代码。这样使得系统更加灵活和可扩展。
**中心化控制：**命令模式将请求封装成对象，使得可以在系统中集中控制命令的执行。这样可以更好地管理和维护系统的行为。
缺点：
**类爆炸：**如果系统中有大量的命令类和接收者类，可能会导致类的数量急剧增加，从而增加了系统的复杂性。
**可能引入过多的代码：**在某些情况下，引入命令模式可能会增加过多的代码量，特别是对于简单的功能而言，直接调用函数可能更加简单和直接。
**增加了系统的复杂性：**命令模式增加了系统中的额外的抽象层次，可能会增加系统的理解和维护成本。
**不适用于所有情况：**命令模式并不适用于所有的情况，特别是对于简单的功能而言，引入命令模式可能会显得过于复杂。
**可能降低执行效率：**由于命令模式需要将请求封装成对象，可能会导致额外的性能开销，特别是在系统需要频繁创建和销毁命令对象的情况下。
四、命令模式的代码
cpp
#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
// Command Interface
class Command {
public:
virtual ~Command() {}
virtual void execute() = 0;
};
// Receiver
class Light {
public:
void turnOn() {
std::cout << "Light is on\n";
}
void turnOff() {
std::cout << "Light is off\n";
}
};
// Concrete Command
class TurnOnCommand : public Command {
public:
TurnOnCommand(std::shared_ptr<Light> light) : m_light(light) {}
void execute() override {
m_light->turnOn();
}
private:
std::shared_ptr<Light> m_light;
};
class TurnOffCommand : public Command {
public:
TurnOffCommand(std::shared_ptr<Light> light) : m_light(light) {}
void execute() override {
m_light->turnOff();
}
private:
std::shared_ptr<Light> m_light;
};
// Invoker
class RemoteControl {
public:
void setCommand(std::shared_ptr<Command> command) {
m_command = command;
}
void pressButton() {
m_command->execute();
}
private:
std::shared_ptr<Command> m_command;
};
int main() {
// Receiver
std::shared_ptr<Light> light = std::make_shared<Light>();
// Concrete Commands
std::shared_ptr<Command> turnOnCommand = std::make_shared<TurnOnCommand>(light);
std::shared_ptr<Command> turnOffCommand = std::make_shared<TurnOffCommand>(light);
// Invoker
RemoteControl remote;
// Set commands
remote.setCommand(turnOnCommand);
remote.pressButton(); // Output: Light is on
remote.setCommand(turnOffCommand);
remote.pressButton(); // Output: Light is off
return 0;
}