23种设计模式 - 命令模式

模式定义

命令模式（Command Pattern）是一种行为型设计模式，它将请求封装为独立对象，使请求的发送者与接收者解耦。通过将操作抽象为命令对象，支持命令的存储、传递、撤销和重做，增强系统的灵活性和可扩展性。

模式结构

抽象命令类（Command）

定义执行命令的统一接口（如execute()方法），声明撤销/重做等扩展功能。
具体命令类（ConcreteCommand）
实现抽象命令接口，关联接收者对象并调用其具体方法（如启动、暂停数控机床）。
接收者（Receiver）
实际执行操作的对象（如数控机床），包含具体的业务逻辑。
调用者（Invoker）
持有命令对象并触发其执行（如数控系统控制面板）。
客户端（Client）
创建命令对象并配置其接收者。

适用场景

操作队列化：如数控系统需要支持批量执行加工指令。

撤销/重做功能：支持机床操作的历史记录回滚。

分布式通信：将远程控制指令封装为可传输对象。

C++示例（数控系统场景）

场景说明：

数控机床通过控制面板发送命令（启动、暂停、急停），命令被封装为对象，支持操作记录和撤销。

cpp 复制代码

#include 
#include 
#include 

// 接收者：数控机床
class CNC_Machine {
public:
    void start() { 
        std::cout << "数控机床启动，开始加工..." << std::endl; 
    }
    void pause() { 
        std::cout << "数控机床暂停..." << std::endl; 
    }
    void emergencyStop() { 
        std::cout << "紧急停止！机床复位中..." << std::endl; 
    }
};

// 抽象命令类
class Command {
public:
    virtual ~Command() = default;
    virtual void execute() = 0;
    virtual void undo() = 0;  // 支持撤销操作[4][7]
};

// 具体命令：启动命令
class StartCommand : public Command {
private:
    CNC_Machine& receiver_;
public:
    explicit StartCommand(CNC_Machine& machine) : receiver_(machine) {}
    void execute() override { 
        receiver_.start(); 
    }
    void undo() override { 
        std::cout << "撤销启动：停止加工" << std::endl; 
    }
};

// 具体命令：急停命令
class EmergencyStopCommand : public Command {
private:
    CNC_Machine& receiver_;
public:
    explicit EmergencyStopCommand(CNC_Machine& machine) : receiver_(machine) {}
    void execute() override { 
        receiver_.emergencyStop(); 
    }
    void undo() override { 
        std::cout << "撤销急停：恢复运行状态" << std::endl; 
    }
};

// 调用者：控制面板
class ControlPanel {
private:
    std::stack> history_;
public:
    void executeCommand(std::unique_ptr cmd) {
        cmd->execute();
        history_.push(std::move(cmd));  // 记录操作历史[4][7]
    }
    void undoLastCommand() {
        if (!history_.empty()) {
            history_.top()->undo();
            history_.pop();
        }
    }
};

// 客户端使用
int main() {
    CNC_Machine machine;
    ControlPanel panel;

    // 发送启动命令
    panel.executeCommand(std::make_unique(machine));
    
    // 发送急停命令
    panel.executeCommand(std::make_unique(machine));
    
    // 撤销上一次操作
    panel.undoLastCommand();  // 输出：撤销急停：恢复运行状态

    return 0;
}

代码解析

接收者：CNC_Machine类实现机床的实际操作（如启动、急停）。

具体命令：StartCommand和EmergencyStopCommand封装操作，关联接收者对象。

调用者：ControlPanel管理命令执行历史，支持撤销操作。

解耦优势：新增命令（如暂停命令）只需扩展Command子类，无需修改调用者代码。