Java行为型模式---命令模式

命令模式基础概念

命令模式（Command Pattern）是一种行为型设计模式，其核心思想是将请求封装为一个对象，从而使你可以用不同的请求对客户进行参数化，对请求排队或记录请求日志，以及支持可撤销的操作。命令模式将发起请求的对象（调用者）和执行请求的对象（接收者）解耦，通过命令对象作为中间层来协调两者。

命令模式的核心组件

命令接口（Command） - 定义执行操作的接口，通常包含execute()方法。
具体命令（ConcreteCommand） - 实现命令接口，持有接收者的引用，并调用接收者的相应方法。
接收者（Receiver） - 知道如何执行与请求相关的操作，负责具体业务逻辑。
调用者（Invoker） - 持有命令对象，触发命令的执行，不直接与接收者交互。
客户端（Client） - 创建具体命令对象并设置接收者，将命令对象传递给调用者。

命令模式的实现

下面通过一个简单的遥控器示例展示命令模式的实现：

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// 1. 命令接口
interface Command {
    void execute();
    void undo();  // 可选：支持撤销操作
}

// 2. 接收者 - 电灯
class Light {
    public void on() {
        System.out.println("Light is on");
    }
    
    public void off() {
        System.out.println("Light is off");
    }
}

// 3. 具体命令 - 开灯命令
class LightOnCommand implements Command {
    private Light light;  // 持有接收者的引用
    
    public LightOnCommand(Light light) {
        this.light = light;
    }
    
    @Override
    public void execute() {
        light.on();  // 调用接收者的方法
    }
    
    @Override
    public void undo() {
        light.off();  // 撤销操作：调用相反的方法
    }
}

// 4. 具体命令 - 关灯命令
class LightOffCommand implements Command {
    private Light light;
    
    public LightOffCommand(Light light) {
        this.light = light;
    }
    
    @Override
    public void execute() {
        light.off();
    }
    
    @Override
    public void undo() {
        light.on();
    }
}

// 5. 调用者 - 遥控器
class RemoteControl {
    private Command command;  // 持有命令对象
    
    public void setCommand(Command command) {
        this.command = command;
    }
    
    public void pressButton() {
        command.execute();  // 触发命令执行
    }
    
    public void pressUndoButton() {
        command.undo();  // 触发命令撤销
    }
}

// 6. 客户端代码
public class CommandPatternClient {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建接收者
        Light light = new Light();
        
        // 创建具体命令并关联接收者
        Command lightOn = new LightOnCommand(light);
        Command lightOff = new LightOffCommand(light);
        
        // 创建调用者
        RemoteControl remote = new RemoteControl();
        
        // 设置命令并执行
        remote.setCommand(lightOn);
        remote.pressButton();  // 输出：Light is on
        
        remote.setCommand(lightOff);
        remote.pressButton();  // 输出：Light is off
        
        // 使用撤销功能
        remote.pressUndoButton();  // 输出：Light is on
    }
}

命令模式的扩展应用

宏命令（Macro Command） - 组合多个命令，实现批处理：

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class MacroCommand implements Command {
    private Command[] commands;
    
    public MacroCommand(Command[] commands) {
        this.commands = commands;
    }
    
    @Override
    public void execute() {
        for (Command cmd : commands) {
            cmd.execute();
        }
    }
    
    @Override
    public void undo() {
        for (Command cmd : commands) {
            cmd.undo();
        }
    }
}

命令队列 - 实现请求的排队和异步执行：

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class CommandQueue {
    private Queue<Command> queue = new LinkedList<>();
    
    public void addCommand(Command command) {
        queue.add(command);
    }
    
    public void executeAll() {
        while (!queue.isEmpty()) {
            queue.poll().execute();
        }
    }
}

日志命令 - 记录命令历史，支持系统恢复：

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class Logger {
    public void logCommand(Command command) {
        // 将命令写入日志文件
        System.out.println("Logging command: " + command.getClass().getName());
    }
}

命令模式的应用场景

撤销 / 重做功能 - 如文本编辑器、图形设计工具的撤销操作
事务管理 - 数据库操作的批处理和回滚机制
任务队列 - 异步任务的调度和执行
远程调用 - 将请求封装为命令对象进行网络传输
菜单系统 - GUI 应用中的菜单命令，如 "复制"、"粘贴" 等
权限控制 - 通过命令对象控制对资源的访问权限

命令模式的优缺点

优点：

解耦调用者和接收者 - 调用者无需知道接收者的细节，降低耦合度
支持撤销操作 - 通过实现undo()方法可以轻松支持撤销功能
支持命令队列 - 可以将命令对象存储在队列中实现异步执行
符合开闭原则 - 可以轻松添加新的命令类，无需修改现有代码
支持日志和事务 - 可以记录命令日志，实现事务管理和系统恢复

缺点：

类数量增加 - 每个具体命令都需要一个类，可能导致类爆炸
实现复杂度 - 对于简单操作，使用命令模式可能过于繁琐
命令状态管理 - 如果命令需要维护状态（如参数），可能增加设计复杂度
性能开销 - 封装命令对象会带来额外的性能开销，尤其是简单操作

使用命令模式的注意事项

合理设计命令接口 - 根据需求确定命令接口的方法，通常至少包含execute()
考虑命令的粒度 - 命令粒度不宜过大或过小，应根据业务逻辑合理划分
处理撤销操作 - 如果需要支持撤销，确保命令的undo()方法正确恢复状态
避免过度使用 - 对于简单的请求 - 响应场景，无需使用命令模式
命令的生命周期管理 - 注意命令对象的生命周期，避免内存泄漏
结合其他模式 - 命令模式常与工厂模式结合创建命令对象，与观察者模式结合实现事件通知

总结

命令模式通过将请求封装为对象，实现了请求的发送者和接收者之间的解耦，使系统更具灵活性和可扩展性。它支持命令的排队、记录、撤销等功能，广泛应用于需要处理多种请求、支持撤销操作或异步执行的场景。在实际开发中，命令模式常用于 GUI 系统、事务管理、任务调度等领域。合理使用命令模式可以提高代码的可维护性和复用性，但需要注意控制类的数量和实现复杂度。