「软件设计模式」命令模式（Command）

揭秘命令模式：用C++实现智能家居的"万能遥控器"

一、从餐厅点餐看命令模式精髓

想象你坐在餐厅点餐时，服务员记录你的订单交给后厨，这个看似简单的过程蕴含着软件设计的智慧。命令模式（Command）正是将这种"请求封装为对象"的思想应用于软件设计，实现调用者与执行者的完美解耦。

二、命令模式四大核心角色

Command（命令接口）
- 声明执行操作的接口（execute/undo）
ConcreteCommand（具体命令）
- 绑定接收者与动作的对应关系
- 实现execute和undo的具体逻辑
Invoker（调用者）
- 持有命令对象，触发命令执行
- 可扩展命令队列、撤销栈等高级功能
Receiver（接收者）
- 真正执行操作的对象，知道如何实现请求

三、C++实战：智能家居控制系统

1.场景描述

开发支持多设备控制的智能家居系统，要求：

统一控制接口
支持操作撤销
方便扩展新设备

2.代码实现

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <vector>
#include <memory>
#include <stack>
// 接收者：智能灯
class Light {
public:
    void on() { std::cout << "Light is ON" << std::endl; }
    void off() { std::cout << "Light is OFF" << std::endl; }
};

// 接收者：空调
class AirConditioner {
public:
    void setTemperature(int temp) {
        currentTemp = temp;
        std::cout << "AC set to " << temp << "℃" << std::endl;
    }
    
    int getLastTemp() const { return currentTemp; }
private:
    int currentTemp = 26;
};

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

// 具体命令：开灯命令
class LightOnCommand : public Command {
public:
    explicit LightOnCommand(Light* light) : light(light) {}
    
    void execute() override { light->on(); }
    void undo() override { light->off(); }

private:
    Light* light;
};

// 具体命令：空调温度设置命令
class ACSetCommand : public Command {
public:
    ACSetCommand(AirConditioner* ac, int temp) 
        : ac(ac), newTemp(temp), prevTemp(ac->getLastTemp()) {}
    
    void execute() override { 
        ac->setTemperature(newTemp); 
    }
    
    void undo() override { 
        ac->setTemperature(prevTemp);
    }

private:
    AirConditioner* ac;
    int newTemp;
    int prevTemp;
};

// 调用者：遥控器
class RemoteControl {
public:
    void setCommand(Command* cmd) {
        commands.push_back(cmd);
    }
    
    void pressButton(int slot) {
        if (slot < commands.size()) {
            commands[slot]->execute();
            history.push(commands[slot]);
        }
    }
    
    void undoLast() {
        if (!history.empty()) {
            history.top()->undo();
            history.pop();
        }
    }

private:
    std::vector<Command*> commands;
    std::stack<Command*> history;
};

cpp 复制代码

// main.cc
#include "commond.h"
// 客户端使用示例
int main() {
    // 初始化设备
    Light livingRoomLight;
    AirConditioner bedroomAC;

    // 创建命令对象
    LightOnCommand lightOn(&livingRoomLight);
    ACSetCommand acSet(&bedroomAC, 22);

    // 配置遥控器
    RemoteControl remote;
    remote.setCommand(&lightOn);  // 0号按钮：开灯
    remote.setCommand(&acSet);    // 1号按钮：设置空调

    // 执行命令
    remote.pressButton(0);  // 开灯
    remote.pressButton(1);  // 设置空调温度
    remote.undoLast();       // 撤销空调设置

    return 0;
}

3.执行结果

Light is ON
AC set to 22℃
AC set to 26℃

四、命令模式优势与适用场景

1.核心优势：

彻底解耦调用者与接收者
支持操作队列、日志记录、撤销/重做等扩展
方便实现宏命令（命令组合）

2.典型应用场景：

需要回调机制的软件系统
需要实现操作撤销/重做功能
需要记录操作历史的系统
需要实现任务调度或延迟执行

五、模式延伸与思考

命令队列：将命令存入队列实现异步执行
宏命令：组合多个命令形成复合命令
事务处理：通过命令日志实现事务回滚
智能命令：命令对象可自主决定是否执行

思考题：在你的项目中，哪些场景可以用命令模式重构？欢迎在评论区分享你的见解！

通过本文，我们不仅掌握了命令模式的理论知识，还实现了一个功能完备的智能家居控制系统。这种模式在GUI事件处理、事务系统、工作流引擎等领域都有广泛应用。下次当你需要将"请求"抽象为对象时，不妨试试这个强大的模式。