漫谈设计模式 [13]：命令模式

引导性开场

菜鸟：老鸟，我最近在做一个项目，需要实现一些复杂的操作，比如撤销、重做功能，感觉代码越来越混乱了。你能不能帮我看看有没有什么好的设计模式可以用？

老鸟：嗯，听起来你遇到了典型的命令模式（Command Pattern）适用场景。你知道什么是命令模式吗？

菜鸟：我听说过，但不太明白具体是怎么回事。

渐进式介绍概念

老鸟：好，那我们从生活中的例子开始吧。想象一下，你在一家餐馆点餐。你给服务员下单，服务员把你的订单传递给厨房，厨师根据订单准备食物。这里，菜单上的每一道菜就像一个"命令"，服务员是"调用者"，厨师是"接收者"。命令模式就是把这种模式应用到代码中。

菜鸟：哦！这样说好像有点明白了。

老鸟：简单来说，命令模式将请求封装成对象，从而让你可以用不同的请求、队列或者日志来参数化其他对象。这样可以更清晰地管理请求。

Python代码示例，逐步展开

菜鸟：能不能用代码给我演示一下？

老鸟：当然可以。我们先从一个简单的例子开始。假设我们有一个灯（Light）类，可以打开和关闭灯：

python 复制代码

class Light:
    def turn_on(self):
        print("The light is on")
    
    def turn_off(self):
        print("The light is off")

老鸟：现在，我们用命令模式来控制这个灯。首先，我们创建一个命令接口（Command）：

python 复制代码

from abc import ABC, abstractmethod

class Command(ABC):
    @abstractmethod
    def execute(self):
        pass

class TurnOnLightCommand(Command):
    def __init__(self, light: Light):
        self._light = light
    
    def execute(self):
        self._light.turn_on()

class TurnOffLightCommand(Command):
    def __init__(self, light: Light):
        self._light = light
    
    def execute(self):
        self._light.turn_off()

菜鸟：我明白了。这样我们就把具体的操作封装成命令了。

老鸟：没错。接下来，我们需要一个调用者（Invoker）来执行这些命令：

python 复制代码

class RemoteControl:
    def __init__(self):
        self._commands = []
    
    def submit(self, command: Command):
        self._commands.append(command)
        command.execute()

老鸟：现在我们可以用命令模式来控制灯了：

python 复制代码

light = Light()
turn_on = TurnOnLightCommand(light)
turn_off = TurnOffLightCommand(light)

remote = RemoteControl()
remote.submit(turn_on)  # 输出: The light is on
remote.submit(turn_off)  # 输出: The light is off

问题与反思

菜鸟：这看起来不错，但如果我直接在 RemoteControl 里调用 Light 的方法，不是更简单吗？

老鸟：是的，直接调用确实更简单。但是，命令模式的优势在于它的灵活性和可扩展性。例如，如果你想添加撤销功能，只需在 Command 接口中添加一个 undo 方法，并在具体命令类中实现它。

python 复制代码

class Command(ABC):
    @abstractmethod
    def execute(self):
        pass
    
    @abstractmethod
    def undo(self):
        pass

class TurnOnLightCommand(Command):
    def __init__(self, light: Light):
        self._light = light
    
    def execute(self):
        self._light.turn_on()
    
    def undo(self):
        self._light.turn_off()

class TurnOffLightCommand(Command):
    def __init__(self, light: Light):
        self._light = light
    
    def execute(self):
        self._light.turn_off()
    
    def undo(self):
        self._light.turn_on()

老鸟：然后我们在 RemoteControl 中添加一个 undo 方法：

python 复制代码

class RemoteControl:
    def __init__(self):
        self._commands = []
    
    def submit(self, command: Command):
        self._commands.append(command)
        command.execute()
    
    def undo(self):
        if self._commands:
            last_command = self._commands.pop()
            last_command.undo()

老鸟：现在你可以撤销最后的命令了：

python 复制代码

remote.submit(turn_on)  # 输出: The light is on
remote.undo()           # 输出: The light is off

优势与适用场景

菜鸟：原来如此。命令模式确实很灵活，特别是在需要撤销操作的时候。

老鸟：对，命令模式的优势还在于它能够将对象行为参数化、记录日志、支持事务性操作等。适用的场景包括：

需要对行为进行抽象和参数化。
需要撤销、重做操作。
需要记录操作日志。
需要实现事务性操作。

常见误区与优化建议

菜鸟：这种模式会不会让代码变得很复杂？

老鸟：确实，如果过度使用命令模式，可能会导致代码复杂度增高。关键在于平衡，只有在真正需要灵活性和可扩展性的时候才使用它。另外，要避免将太多逻辑放在命令类中，保持类的单一职责。

总结与延伸阅读

老鸟：总结一下，命令模式将请求封装成对象，从而使你可以用不同的请求来参数化其他对象。它的优势在于灵活性和可扩展性，适用于需要撤销、重做、记录日志等操作的场景。

老鸟：如果你对设计模式感兴趣，我推荐你继续学习其他模式，比如策略模式、观察者模式等。相关书籍如《设计模式：可复用面向对象软件的基础》和《Head First 设计模式》都很不错。

菜鸟：谢谢老鸟，我会继续学习的！