Unity 虚拟仿真实验中设计模式的使用 ——命令模式（Command Pattern）

📖 目录

前言
什么是命令模式
案例背景：虚拟仿真实验中的操作管理
案例效果图（示意）
代码实现
- 5.1 命令接口：ICommand
- 5.2 具体命令类：HeatCommand / CoolCommand
- 5.3 调用者：CommandInvoker
- 5.4 接收者：WaterHeater
- 5.5 UI 控制：按钮触发命令
运行流程
注意事项总结
扩展思考
总结

1. 前言

在虚拟仿真实验中，实验对象的操作可能需要：

记录操作顺序
撤销/重做操作
队列化操作执行

如果直接在 UI 里写逻辑，操作管理会混乱。

命令模式（Command Pattern） 可以把操作封装成对象，使得操作可 记录、撤销、排队 ，且 调用者与接收者解耦。

2. 什么是命令模式

命令模式：将一个请求封装成对象，从而使你可用不同的请求、队列化请求或记录请求日志，以及支持可撤销操作。

优点：

解耦调用者和接收者
可以记录、撤销或重做操作
易于扩展新操作

3. 案例背景：虚拟仿真实验中的操作管理

实验对象：水壶
可操作行为：
1. 加热（HeatCommand）
2. 冷却（CoolCommand）
UI 点击按钮 → 创建命令 → 执行
可以撤销操作 → 返回上一个状态

4. 案例效果图（示意）

cs 复制代码

[加热按钮] → HeatCommand → 水温升高
[冷却按钮] → CoolCommand → 水温下降
[撤销按钮] → 回到上一个状态

5. 代码实现

5.1 命令接口：ICommand

cs 复制代码

public interface ICommand
{
    void Execute();
    void Undo();
}

5.2 具体命令类

HeatCommand

cs 复制代码

using UnityEngine;

public class HeatCommand : ICommand
{
    private WaterHeater receiver;
    private float previousTemp;

    public HeatCommand(WaterHeater receiver)
    {
        this.receiver = receiver;
    }

    public void Execute()
    {
        previousTemp = receiver.Temperature;
        receiver.Heat();
    }

    public void Undo()
    {
        receiver.SetTemperature(previousTemp);
    }
}

CoolCommand

cs 复制代码

using UnityEngine;

public class CoolCommand : ICommand
{
    private WaterHeater receiver;
    private float previousTemp;

    public CoolCommand(WaterHeater receiver)
    {
        this.receiver = receiver;
    }

    public void Execute()
    {
        previousTemp = receiver.Temperature;
        receiver.Cool();
    }

    public void Undo()
    {
        receiver.SetTemperature(previousTemp);
    }
}

5.3 调用者：CommandInvoker

cs 复制代码

using System.Collections.Generic;

public class CommandInvoker
{
    private Stack<ICommand> commandHistory = new Stack<ICommand>();

    public void ExecuteCommand(ICommand command)
    {
        command.Execute();
        commandHistory.Push(command);
    }

    public void Undo()
    {
        if (commandHistory.Count > 0)
        {
            ICommand command = commandHistory.Pop();
            command.Undo();
        }
    }
}

5.4 接收者：WaterHeater

cs 复制代码

using UnityEngine;

public class WaterHeater : MonoBehaviour
{
    public float Temperature { get; private set; } = 20f;

    public void Heat()
    {
        Temperature += 10f;
        Debug.Log($"加热中，温度：{Temperature}℃");
    }

    public void Cool()
    {
        Temperature -= 10f;
        Debug.Log($"冷却中，温度：{Temperature}℃");
    }

    public void SetTemperature(float temp)
    {
        Temperature = temp;
        Debug.Log($"撤销操作，温度恢复：{Temperature}℃");
    }
}

5.5 UI 控制：按钮触发命令

cs 复制代码

using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;

public class CommandUI : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private Button heatButton;
    [SerializeField] private Button coolButton;
    [SerializeField] private Button undoButton;
    [SerializeField] private WaterHeater waterHeater;

    private CommandInvoker invoker = new CommandInvoker();

    private void Start()
    {
        heatButton.onClick.AddListener(() =>
        {
            invoker.ExecuteCommand(new HeatCommand(waterHeater));
        });

        coolButton.onClick.AddListener(() =>
        {
            invoker.ExecuteCommand(new CoolCommand(waterHeater));
        });

        undoButton.onClick.AddListener(() =>
        {
            invoker.Undo();
        });
    }
}

6. 运行流程

玩家点击 加热按钮 → 创建 HeatCommand → 执行 → 温度升高
玩家点击 冷却按钮 → 创建 CoolCommand → 执行 → 温度下降
玩家点击 撤销按钮 → 弹出栈顶命令 → 调用 Undo → 恢复上一次状态

7. 注意事项总结

撤销操作需记录状态：在 Execute 前保存当前状态
命令对象独立：命令类只调用接收者方法，不处理 UI
调用者解耦接收者：UI 或系统只与 CommandInvoker 交互

8. 扩展思考

可以结合 对象池模式，回收命令对象，减少 GC
可以记录操作序列 → 实现实验回放
可以结合 观察者模式 → UI 或日志自动更新

9. 总结

通过这个虚拟仿真案例，你学会了：

使用 命令模式 封装实验操作
支持撤销操作，操作管理清晰
调用者和接收者解耦，易于扩展新操作

👉 命令模式在虚拟实验系统中，非常适合操作管理、撤销与回放功能，提升实验交互体验。