Qt C++设计模式-＞命令模式

命令模式（Command Pattern）是一种行为型设计模式，它将一个请求封装为一个对象，从而使你可以用不同的请求对客户端进行参数化，对请求排队或记录请求日志，并支持可撤销的操作。命令模式通过将请求的发送者与执行者解耦，赋予了系统更强的灵活性和可扩展性。

命令模式的应用场景

命令模式常用于以下场景：

撤销操作：可以将命令封装起来，支持撤销和恢复操作。
任务队列：可以对命令进行排队处理，例如任务调度系统。
宏命令：可以将一组命令打包为一个复杂的操作，例如在游戏或复杂应用中执行一系列操作。

命令模式允许请求发送者和接收者完全解耦，发送者只需负责将命令发出，接收者如何处理命令并不影响发送者的操作。

命令模式的核心结构

命令模式的关键参与者有以下几种：

命令接口（Command）：定义了执行请求的方法，所有具体命令类都实现该接口。
具体命令（Concrete Command）：实现了命令接口，持有对接收者对象的引用，执行具体的操作。
接收者（Receiver）：执行命令实际逻辑的对象。
调用者（Invoker）：负责调用命令，通常包含一个命令对象的引用。

命令模式示例代码

假设你在开发一个智能家居系统，其中有灯光设备，用户可以通过不同的命令来打开或关闭灯光。命令模式将这些操作封装为对象，允许你对命令进行操作（如记录、撤销等）。

cpp 复制代码

#include <QDebug>
#include <QString>

// 接收者类：灯
class Light {
public:
    void turnOn() {
        qDebug() << "The light is on";
    }

    void turnOff() {
        qDebug() << "The light is off";
    }
};

// 命令接口
class Command {
public:
    virtual void execute() = 0;  // 执行命令
    virtual void undo() = 0;     // 撤销命令
    virtual ~Command() = default;
};

// 具体命令类：打开灯光命令
class LightOnCommand : public Command {
private:
    Light* light;  // 持有接收者对象

public:
    LightOnCommand(Light* light) : light(light) {}

    void execute() override {
        light->turnOn();  // 执行打开灯光的操作
    }

    void undo() override {
        light->turnOff();  // 撤销打开灯光的操作
    }
};

// 具体命令类：关闭灯光命令
class LightOffCommand : public Command {
private:
    Light* light;  // 持有接收者对象

public:
    LightOffCommand(Light* light) : light(light) {}

    void execute() override {
        light->turnOff();  // 执行关闭灯光的操作
    }

    void undo() override {
        light->turnOn();  // 撤销关闭灯光的操作
    }
};

// 调用者类：遥控器
class RemoteControl {
private:
    Command* command;  // 持有当前命令

public:
    void setCommand(Command* command) {
        this->command = command;  // 设置要执行的命令
    }

    void pressButton() {
        if (command) {
            command->execute();  // 执行命令
        }
    }

    void pressUndo() {
        if (command) {
            command->undo();  // 撤销命令
        }
    }
};

// 使用示例
int main() {
    // 创建接收者
    Light* livingRoomLight = new Light();

    // 创建具体命令
    Command* lightOn = new LightOnCommand(livingRoomLight);
    Command* lightOff = new LightOffCommand(livingRoomLight);

    // 创建调用者
    RemoteControl* remote = new RemoteControl();

    // 通过遥控器打开灯
    remote->setCommand(lightOn);
    remote->pressButton();  // 输出：The light is on
    remote->pressUndo();    // 输出：The light is off

    // 通过遥控器关闭灯
    remote->setCommand(lightOff);
    remote->pressButton();  // 输出：The light is off
    remote->pressUndo();    // 输出：The light is on

    // 清理内存
    delete lightOn;
    delete lightOff;
    delete livingRoomLight;
    delete remote;

    return 0;
}

代码解析

Light类：这是接收者类，包含具体的逻辑操作（打开和关闭灯光）。
Command接口 ：定义了execute和undo方法，所有的具体命令都必须实现这些方法。
LightOnCommand和LightOffCommand类 ：具体命令类，分别封装了打开和关闭灯光的操作，内部持有接收者Light对象。
RemoteControl类：这是调用者，负责调用命令。它可以设置命令并执行或撤销该命令。
客户端代码 ：客户端通过将不同的命令设置给RemoteControl，可以执行不同的操作，并支持撤销命令。

命令模式的优点

解耦请求发送者和接收者：命令模式将请求发送者与接收者完全解耦，发送者只知道如何发出请求，而不需要知道如何处理请求。
支持撤销和重做：由于命令对象封装了具体操作，命令模式天然支持撤销和重做操作。
扩展性强：可以轻松添加新命令，而不需要改变现有代码。只需要添加新的命令类，实现命令接口即可。
支持宏命令：命令模式可以组合多个命令，从而实现复杂操作的宏命令。

命令模式的缺点

命令类增多：对于每个不同的请求，都需要定义一个新的命令类，可能会导致命令类数量过多，增加系统复杂性。
增加内存开销：因为每一个请求都需要封装为一个对象，可能会导致内存开销增加，尤其是当命令比较复杂时。

适合使用命令模式的情况

需要对请求排队、记录日志或撤销操作：例如任务调度系统、日志系统、编辑器中的撤销操作等。
需要参数化请求：可以通过不同的命令对象，将请求封装为参数传递给调用者。
需要将一系列操作封装为宏命令：例如在复杂应用中（如游戏、绘图软件等），可以将一组操作封装为一个宏命令，并在某个时刻统一执行。

Qt中的命令模式应用

在Qt开发中，命令模式可以用于事件处理、撤销操作、任务调度等场景。例如，在图形界面应用中，命令模式可以用于封装对控件的操作，从而实现撤销/重做功能。此外，Qt的信号与槽机制也具有类似命令模式的思想，信号发出时由槽来处理事件，从而解耦了事件发送者与处理者。

命令模式通过将请求封装为对象，提供了灵活的请求处理机制，尤其适合需要对请求进行管理、撤销或组合的场景。