14、设计模式之命令模式（Command）

一、什么是命令模式

命令模式（Command Pattern）是一种行为型设计模式，又叫动作模式或事务模式。它将请求（命令）封装成对象，使得可以用不同的请求对客户端进行参数化，具体的请求可以在运行时更改、排队或记录，它讲发出者和接收者解耦（顺序：发出者-->命令-->接收者）

本质：封装请求

二、角色组成

抽象命令（Command）：命令是一个抽象接口，定义了执行操作的统一方法。具体的命令类会实现这个接口，并提供执行相应操作的具体逻辑。

具体命令（Concrete Command）：具体命令类实现了抽象命令，它拥有接收者对象，并通过调用接收者的功能来完成命令要执行的操作。

接收者（Receiver）：执行实际命令的类，命令对象会调用接收者的方法来执行请求。

调用者（Invoker）：持有命令对象，通常是多个，并通过访问命令对象来执行相关请求，他不直接访问接收者。

三、优缺点

优点：

解耦：命令模式可以将发送命令的对象和执行命令的对象解耦，使得两者可以独立变化。

可扩展性：可以方便地添加新的命令类和接收者类，而无需修改现有的代码结构。

容易实现撤销和重做功能：由于每个命令对象都封装了具体的操作，可以很容易地实现命令的撤销和重做功能。

支持操作的队列化和延迟执行：命令对象可以被组织成队列或堆栈，实现对操作的排队和延迟执行。

缺点：

增加了类和对象的数量：使用命令模式可能会增加一些新的类和对象，从而增加了代码的复杂性。

需要额外的开销：封装命令对象和操作会增加一些额外的开销，可能会稍微降低性能。

可能导致过多的具体命令类：如果系统的命令比较多，可能会导致需要创建很多具体的命令类，增加了代码维护的难度。

四、应用场景

4.1 生活场景

餐厅点餐：在一家餐厅中，服务员充当调用者，厨师充当接收者，菜品可以作为具体命令。当顾客想点菜时，服务员会将顾客的需求封装成一个命令对象，并传递给厨师。厨师根据命令对象中的信息来完成相应的烹饪工作。这样，顾客和厨师之间不需要直接沟通，而是通过命令对象来实现点餐和烹饪的解耦。

遥控器控制家电：拿电视遥控器举例，遥控器是调用者，电视是接收者。每个按键都可以看作是一个具体命令，例如音量加、音量减、切换频道等。当用户按下某个按键时，遥控器会发送相应的命令给电视，然后电视根据命令执行相应的操作，如增加音量、减小音量或切换频道。

4.2 java场景

Runnable接口：Java中的Runnable接口就是一个典型的命令模式的应用。Runnable接口封装了需要执行的任务，然后可以交给线程去执行。

Timer和TimerTask类：这两个类用于定时任务调度，TimerTask类封装了要执行的任务，然后由Timer类作为调用者执行这些任务。

Statement接口：在Java中与数据库交互时，SQL语句被封装成Statement对象，然后由数据库驱动程序执行相应的命令。

五、代码实现

下面以餐厅点餐为例，解释以下命令模式。在一家餐厅中，服务员充当调用者，厨师充当接收者，菜品可以作为具体命令。当顾客想点菜时，服务员会将顾客的需求封装成一个命令对象，并传递给厨师。厨师根据命令对象中的信息来完成相应的烹饪工作。

抽象命令：Command

具体命令：OrderCommand

接收者：Chef

调用者：Waiter

5.0 UML类图

5.1 抽象命令（Command）------Command

首先，创建一个命令接口（Command），它定义了点菜和取消点菜的方法

java 复制代码

/**
 *
 * 1.抽象命令（Command）: 点菜和取消两个命令
 * 定义：命令是一个抽象接口，定义了执行操作的统一方法。
 */
public interface Command {
    //点菜
    void order();
    //取消点菜
    void cancelOrder();
}

5.2 接收者（Receiver）------Chef

创建接收者类（Chef）实现具体的烹饪操作。

java 复制代码

/**
 * 
 * 2.接收者（Receiver）：厨师
 * 定义：执行实际命令的类，命令对象会调用接收者的方法来执行请求。
 */
public class Chef {
 
    public void cook() {
        System.out.println("厨师执行点菜命令：正在烹饪菜品...");
    }
 
    public void cancelCooking() {
        System.out.println("厨师执行取消命令：停止烹饪菜品！");
    }
}

5.3 具体命令（Concrete Command）------OrderCommand

创建具体命令类（如点菜命令）实现命令接口，并将点菜的请求和具体的烹饪者（厨师）关联起来

java 复制代码

/**
 * 
 * 3.具体命令（Concrete Command）：点菜命令
 * 定义：具体命令类实现了抽象命令，它拥有接收者对象，并通过调用接收者的功能来完成命令要执行的操作。
 */
public class OrderCommand implements Command{
    // 厨师
    private Chef chef;
 
    public OrderCommand(Chef chef) {
        this.chef = chef;
    }
 
    public void order() {
        //与具体的烹饪者（厨师）关联，执行点菜操作
        chef.cook();
    }
 
    public void cancelOrder() {
        //与具体的烹饪者（厨师）关联，执行取消点菜操作
        chef.cancelCooking();
    }
}

5.4 调用者（Invoker）------Waiter

最后，在服务员类中，创建调用者（服务员），接收命令（点菜命令），并执行相应的操作

java 复制代码

/**
 *
 * 4.调用者（Invoker）：服务员
 * 定义：持有命令对象，通常是多个，并通过访问命令对象来执行相关请求，他不直接访问接收者。
 */
public class Waiter {
    //命令对象
    private Command command;
 
    public void setCommand(Command command) {
        this.command = command;
    }
 
    public void takeOrder() {
        // 服务员接收到顾客的点菜请求
        System.out.println("服务员接收到顾客（客户端）点菜请求！");
        // 执行点菜操作
        command.order();
    }
 
    public void cancelOrder() {
        // 服务员收到顾客的取消点菜请求
        System.out.println("服务员接收到顾客（客户端）取消点菜请求！");
        // 执行取消点菜操作
        command.cancelOrder();
    }
}

5.5 testCommand

java 复制代码

/**
 * 
 * 命令模式测试类
 */
@SpringBootTest
public class TestCommand {
 
    @Test
    void testCommand(){
        // 创建厨师（接收者）
        Chef chef = new Chef();
        // 创建点菜命令
        Command orderCommand = new OrderCommand(chef);
        // 创建服务员（调用者）
        Waiter waiter = new Waiter();
        // 设置命令
        waiter.setCommand(orderCommand);
        // 服务员接收到点菜请求
        waiter.takeOrder();
        // 服务员接收到取消点菜请求
        waiter.cancelOrder();
    }
}

六、总结

命令模式适用于需要将请求封装成对象，实现请求发出者和接收者之间的解耦，并支持撤销、队列化和延迟执行的场景。它虽然可以提高系统的可扩展性和灵活性，但是需要权衡额外的开销和复杂性。