Java教程:命令模式(详解版)

开课吧开课吧锤锤2021-06-29 14:51

    在软件开发系统中,“方法的请求者”与“方法的实现者”之间经常存在紧密的耦合关系,这不利于软件功能的扩展与维护。例如,想对方法进行“撤销、重做、记录”等处理都很不方便,因此“如何将方法的请求者与实现者解耦?”变得很重要,命令模式就能很好地解决这个问题。

Java

    在现实生活中,命令模式的例子也很多。比如看电视时,我们只需要轻轻一按遥控器就能完成频道的切换,这就是命令模式,将换台请求和换台处理完全解耦了。电视机遥控器(命令发送者)通过按钮(具体命令)来遥控电视机(命令接收者)。

    再比如,我们去餐厅吃饭,菜单不是等到客人来了之后才定制的,而是已经预先配置好的。这样,客人来了就只需要点菜,而不是任由客人临时定制。餐厅提供的菜单就相当于把请求和处理进行了解耦,这就是命令模式的体现。

    命令模式的定义与特点

    命令(Command)模式的定义如下:将一个请求封装为一个对象,使发出请求的责任和执行请求的责任分割开。这样两者之间通过命令对象进行沟通,这样方便将命令对象进行储存、传递、调用、增加与管理。

    命令模式的主要优点如下。

   1、 通过引入中间件(抽象接口)降低系统的耦合度。

    2、扩展性良好,增加或删除命令非常方便。采用命令模式增加与删除命令不会影响其他类,且满足“开闭原则”。

    3、可以实现宏命令。命令模式可以与组合模式结合,将多个命令装配成一个组合命令,即宏命令。

    4、方便实现Undo和Redo操作。命令模式可以与后面介绍的备忘录模式结合,实现命令的撤销与恢复。

    5、可以在现有命令的基础上,增加额外功能。比如日志记录,结合装饰器模式会更加灵活。

    其缺点是:

    可能产生大量具体的命令类。因为每一个具体操作都需要设计一个具体命令类,这会增加系统的复杂性。

    命令模式的结果其实就是接收方的执行结果,但是为了以命令的形式进行架构、解耦请求与实现,引入了额外类型结构(引入了请求方与抽象命令接口),增加了理解上的困难。不过这也是设计模式的通病,抽象必然会额外增加类的数量,代码抽离肯定比代码聚合更加难理解。

    命令模式的结构与实现

    可以将系统中的相关操作抽象成命令,使调用者与实现者相关分离,其结构如下。

    1.模式的结构

    命令模式包含以下主要角色。

    1、抽象命令类(Command)角色:声明执行命令的接口,拥有执行命令的抽象方法execute()。

    2、具体命令类(ConcreteCommand)角色:是抽象命令类的具体实现类,它拥有接收者对象,并通过调用接收者的功能来完成命令要执行的操作。

    3、实现者/接收者(Receiver)角色:执行命令功能的相关操作,是具体命令对象业务的真正实现者。

    4、调用者/请求者(Invoker)角色:是请求的发送者,它通常拥有很多的命令对象,并通过访问命令对象来执行相关请求,它不直接访问接收者。

    其结构图如图1所示。Java

    2.模式的实现

    命令模式的代码如下:

package command;
public class CommandPattern {
    public static void main(String[] args) {
        Command cmd = new ConcreteCommand();
        Invoker ir = new Invoker(cmd);
        System.out.println("客户访问调用者的call()方法...");
        ir.call();
    }
}
//调用者
class Invoker {
    private Command command;
    public Invoker(Command command) {
        this.command = command;
    }
    public void setCommand(Command command) {
        this.command = command;
    }
    public void call() {
        System.out.println("调用者执行命令command...");
        command.execute();
    }
}
//抽象命令
interface Command {
    public abstract void execute();
}
//具体命令
class ConcreteCommand implements Command {
    private Receiver receiver;
    ConcreteCommand() {
        receiver = new Receiver();
    }
    public void execute() {
        receiver.action();
    }
}
//接收者
class Receiver {
    public void action() {
        System.out.println("接收者的action()方法被调用...");
    }
}

    程序的运行结果如下:

客户访问调用者的call()方法...
调用者执行命令command...
接收者的action()方法被调用...

    命令模式的应用实例

    【例1】用命令模式实现客户去餐馆吃早餐的实例。

    分析:客户去餐馆可选择的早餐有肠粉、河粉和馄饨等,客户可向服务员选择以上早餐中的若干种,服务员将客户的请求交给相关的厨师去做。这里的点早餐相当于“命令”,服务员相当于“调用者”,厨师相当于“接收者”,所以用命令模式实现比较合适。

    首先,定义一个早餐类(Breakfast),它是抽象命令类,有抽象方法cooking(),说明要做什么;

    再定义其子类肠粉类(ChangFen)、馄饨类(HunTun)和河粉类(HeFen),它们是具体命令类,实现早餐类的cooking()方法,但它们不会具体做,而是交给具体的厨师去做;

    具体厨师类有肠粉厨师(ChangFenChef)、馄饨厨师(HunTunChef)和河粉厨师(HeFenChef),他们是命令的接收者。

    由于本实例要显示厨师做菜的效果图,所以把每个厨师类定义为JFrame的子类;最后,定义服务员类(Waiter),它接收客户的做菜请求,并发出做菜的命令。客户类是通过服务员类来点菜的,图2所示是其结构图。Java

    程序代码如下:

package command;
import javax.swing.*;
public class CookingCommand {
    public static void main(String[] args) {
        Breakfast food1 = new ChangFen();
        Breakfast food2 = new HunTun();
        Breakfast food3 = new HeFen();
        Waiter fwy = new Waiter();
        fwy.setChangFen(food1);//设置肠粉菜单
        fwy.setHunTun(food2);  //设置河粉菜单
        fwy.setHeFen(food3);   //设置馄饨菜单
        fwy.chooseChangFen();  //选择肠粉
        fwy.chooseHeFen();     //选择河粉
        fwy.chooseHunTun();    //选择馄饨
    }
}
//调用者:服务员
class Waiter {
    private Breakfast changFen, hunTun, heFen;
    public void setChangFen(Breakfast f) {
        changFen = f;
    }
    public void setHunTun(Breakfast f) {
        hunTun = f;
    }
    public void setHeFen(Breakfast f) {
        heFen = f;
    }
    public void chooseChangFen() {
        changFen.cooking();
    }
    public void chooseHunTun() {
        hunTun.cooking();
    }
    public void chooseHeFen() {
        heFen.cooking();
    }
}
//抽象命令:早餐
interface Breakfast {
    public abstract void cooking();
}
//具体命令:肠粉
class ChangFen implements Breakfast {
    private ChangFenChef receiver;
    ChangFen() {
        receiver = new ChangFenChef();
    }
    public void cooking() {
        receiver.cooking();
    }
}
//具体命令:馄饨
class HunTun implements Breakfast {
    private HunTunChef receiver;
    HunTun() {
        receiver = new HunTunChef();
    }
    public void cooking() {
        receiver.cooking();
    }
}
//具体命令:河粉
class HeFen implements Breakfast {
    private HeFenChef receiver;
    HeFen() {
        receiver = new HeFenChef();
    }
    public void cooking() {
        receiver.cooking();
    }
}
//接收者:肠粉厨师
class ChangFenChef extends JFrame {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    JLabel l = new JLabel();
    ChangFenChef() {
        super("煮肠粉");
        l.setIcon(new ImageIcon("src/command/ChangFen.jpg"));
        this.add(l);
        this.setLocation(30, 30);
        this.pack();
        this.setResizable(false);
        this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
    }
    public void cooking() {
        this.setVisible(true);
    }
}
//接收者:馄饨厨师
class HunTunChef extends JFrame {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    JLabel l = new JLabel();
    HunTunChef() {
        super("煮馄饨");
        l.setIcon(new ImageIcon("src/command/HunTun.jpg"));
        this.add(l);
        this.setLocation(350, 50);
        this.pack();
        this.setResizable(false);
        this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
    }
    public void cooking() {
        this.setVisible(true);
    }
}
//接收者:河粉厨师
class HeFenChef extends JFrame {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    JLabel l = new JLabel();
    HeFenChef() {
        super("煮河粉");
        l.setIcon(new ImageIcon("src/command/HeFen.jpg"));
        this.add(l);
        this.setLocation(200, 280);
        this.pack();
        this.setResizable(false);
        this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
    }
    public void cooking() {
        this.setVisible(true);
    }
}

    程序的运行结果如图2所示。Java

    命令模式的应用场景

    当系统的某项操作具备命令语义,且命令实现不稳定(变化)时,可以通过命令模式解耦请求与实现。使用抽象命令接口使请求方的代码架构稳定,封装接收方具体命令的实现细节。接收方与抽象命令呈现弱耦合(内部方法无需一致),具备良好的扩展性。

    命令模式通常适用于以下场景。

    1、请求调用者需要与请求接收者解耦时,命令模式可以使调用者和接收者不直接交互。

    2、系统随机请求命令或经常增加、删除命令时,命令模式可以方便地实现这些功能。

    3、当系统需要执行一组操作时,命令模式可以定义宏命令来实现该功能。

    4、当系统需要支持命令的撤销(Undo)操作和恢复(Redo)操作时,可以将命令对象存储起来,采用备忘录模式来实现。

    命令模式的扩展

    在软件开发中,有时将命令模式与前面学的组合模式联合使用,这就构成了宏命令模式,也叫组合命令模式。宏命令包含了一组命令,它充当了具体命令与调用者的双重角色,执行它时将递归调用它所包含的所有命令,其具体结构图如图3所示。Java

    程序代码如下:

package command;
import java.util.ArrayList;
public class CompositeCommandPattern {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractCommand cmd1 = new ConcreteCommand1();
        AbstractCommand cmd2 = new ConcreteCommand2();
        CompositeInvoker ir = new CompositeInvoker();
        ir.add(cmd1);
        ir.add(cmd2);
        System.out.println("客户访问调用者的execute()方法...");
        ir.execute();
    }
}
//抽象命令
interface AbstractCommand {
    public abstract void execute();
}
//树叶构件: 具体命令1
class ConcreteCommand1 implements AbstractCommand {
    private CompositeReceiver receiver;
    ConcreteCommand1() {
        receiver = new CompositeReceiver();
    }
    public void execute() {
        receiver.action1();
    }
}
//树叶构件: 具体命令2
class ConcreteCommand2 implements AbstractCommand {
    private CompositeReceiver receiver;
    ConcreteCommand2() {
        receiver = new CompositeReceiver();
    }
    public void execute() {
        receiver.action2();
    }
}
//树枝构件: 调用者
class CompositeInvoker implements AbstractCommand {
    private ArrayList<AbstractCommand> children = new ArrayList<AbstractCommand>();
    public void add(AbstractCommand c) {
        children.add(c);
    }
    public void remove(AbstractCommand c) {
        children.remove(c);
    }
    public AbstractCommand getChild(int i) {
        return children.get(i);
    }
    public void execute() {
        for (Object obj : children) {
            ((AbstractCommand) obj).execute();
        }
    }
}
//接收者
class CompositeReceiver {
    public void action1() {
        System.out.println("接收者的action1()方法被调用...");
    }
    public void action2() {
        System.out.println("接收者的action2()方法被调用...");
    }
}

    程序的运行结果如下:

客户访问调用者的execute()方法...
接收者的action1()方法被调用...
接收者的action2()方法被调用...

    当然,命令模式还可以同备忘录(Memento)模式组合使用,这样就变成了可撤销的命令模式,这将在后面介绍。

    以上就是开课吧广场小编整理的“Java教程:命令模式(详解版)”一文,更多Java教程相关内容尽在开课吧广场Java教程频道!

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