【设计模式】【行为型模式（Behavioral Patterns）】之命令模式（Command Pattern）

1. 设计模式原理说明

命令模式（Command Pattern） 是一种行为设计模式，它将请求封装成对象，从而使你可以用不同的请求对客户进行参数化、队列请求或将请求日志化，同时支持可撤销的操作。通过这种方式，可以将请求发送者与接收者解耦，使得两者之间不再直接联系，而是通过命令对象进行交互。

主要角色

Command（命令接口）：声明执行操作的接口。
ConcreteCommand（具体命令）：将接收者对象与动作绑定，调用接收者相应的操作，实现Command接口。
Receiver（接收者）：知道如何实施与执行一个请求相关的操作。任何类都可能作为一个接收者。
Invoker（调用者）：要求该命令执行这个请求，它依赖于Command。
Client（客户端）：创建具体的命令对象，并设置其接收者。

2. UML 类图及解释

UML 类图

+-----------------+                +-----------------+
|   Command       |                |    Receiver     |
|-----------------|                |-----------------|
| - execute()     |                | - action()      |
+-----------------+                +-----------------+
           ^                               ^
           |                               |
           |                               |
           v                               v
+-----------------+                +-----------------+
| ConcreteCommand |                |   ConcreteReceiver|
|-----------------|                |-----------------|
| - receiver: Receiver |            | - action()      |
| - execute()      |                +-----------------+
+-----------------+                    
           ^
           |
           |
           v
+-----------------+
|     Invoker     |
|-----------------|
| - command: Command |
| - setCommand(command: Command) |
| - executeCommand() |
+-----------------+

类图解释

Command：定义了执行操作的接口。
ConcreteCommand：实现了Command接口，将接收者对象与动作绑定。
Receiver：执行具体的操作，可以是任何类。
Invoker：负责调用命令对象的execute方法，但不关心具体执行什么操作。
Client：创建命令对象并设置接收者，然后将命令对象传递给调用者。

3. 代码案例及逻辑详解

Java 代码案例

// 命令接口
interface Command {
    void execute();
}

// 接收者
class Receiver {
    public void action() {
        System.out.println("Executing action");
    }
}

// 具体命令
class ConcreteCommand implements Command {
    private Receiver receiver;

    public ConcreteCommand(Receiver receiver) {
        this.receiver = receiver;
    }

    @Override
    public void execute() {
        receiver.action();
    }
}

// 调用者
class Invoker {
    private Command command;

    public void setCommand(Command command) {
        this.command = command;
    }

    public void executeCommand() {
        if (command != null) {
            command.execute();
        }
    }
}

// 客户端
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Receiver receiver = new Receiver();
        Command command = new ConcreteCommand(receiver);

        Invoker invoker = new Invoker();
        invoker.setCommand(command);
        invoker.executeCommand();
    }
}

C++ 代码案例

#include <iostream>

// 命令接口
class Command {
public:
    virtual ~Command() {}
    virtual void execute() = 0;
};

// 接收者
class Receiver {
public:
    void action() {
        std::cout << "Executing action" << std::endl;
    }
};

// 具体命令
class ConcreteCommand : public Command {
private:
    Receiver* receiver;
public:
    ConcreteCommand(Receiver* receiver) : receiver(receiver) {}

    void execute() override {
        receiver->action();
    }
};

// 调用者
class Invoker {
private:
    Command* command;
public:
    void setCommand(Command* command) {
        this->command = command;
    }

    void executeCommand() {
        if (command != nullptr) {
            command->execute();
        }
    }
};

// 客户端
int main() {
    Receiver receiver;
    Command* command = new ConcreteCommand(&receiver);

    Invoker invoker;
    invoker.setCommand(command);
    invoker.executeCommand();

    delete command;
    return 0;
}

Python 代码案例

# 命令接口
class Command:
    def execute(self):
        raise NotImplementedError

# 接收者
class Receiver:
    def action(self):
        print("Executing action")

# 具体命令
class ConcreteCommand(Command):
    def __init__(self, receiver):
        self.receiver = receiver

    def execute(self):
        self.receiver.action()

# 调用者
class Invoker:
    def __init__(self):
        self.command = None

    def set_command(self, command):
        self.command = command

    def execute_command(self):
        if self.command:
            self.command.execute()

# 客户端
if __name__ == "__main__":
    receiver = Receiver()
    command = ConcreteCommand(receiver)

    invoker = Invoker()
    invoker.set_command(command)
    invoker.execute_command()

Go 代码案例

package main

import (
	"fmt"
)

// 命令接口
type Command interface {
	execute()
}

// 接收者
type Receiver struct{}

func (r *Receiver) action() {
	fmt.Println("Executing action")
}

// 具体命令
type ConcreteCommand struct {
	receiver *Receiver
}

func (c *ConcreteCommand) execute() {
	c.receiver.action()
}

// 调用者
type Invoker struct {
	command Command
}

func (i *Invoker) setCommand(command Command) {
	i.command = command
}

func (i *Invoker) executeCommand() {
	if i.command != nil {
		i.command.execute()
	}
}

// 客户端
func main() {
	receiver := &Receiver{}
	command := &ConcreteCommand{receiver: receiver}

	invoker := &Invoker{}
	invoker.setCommand(command)
	invoker.executeCommand()
}

4. 总结

命令模式 是一种行为设计模式，它将请求封装成对象，从而使你可以用不同的请求对客户进行参数化、队列请求或将请求日志化，同时支持可撤销的操作。通过这种方式，可以将请求发送者与接收者解耦，使得两者之间不再直接联系，而是通过命令对象进行交互。

主要优点

解耦：命令模式将请求的发送者和接收者解耦，使得两者之间不再直接联系。
扩展性：新增命令时，只需添加新的具体命令类，无需修改现有代码，符合开闭原则。
支持撤销操作：命令对象可以保存状态，从而支持撤销和重做操作。
支持队列请求：可以将命令对象放入队列中，实现异步处理。

主要缺点

增加系统复杂度：引入命令模式会增加系统的复杂度，因为需要额外的命令类和调用者类。
性能开销：命令模式可能会带来一些性能开销，特别是在命令对象较多时。

适用场景

当需要将请求排队或记录请求日志，或者支持可撤销操作时。
当需要参数化对象来指定要执行的操作时。
当需要在不同的时刻指定、排列和执行请求时。
当需要将请求发送者与接收者解耦时。