JAVA：命令模式（Command Pattern）的技术指南-拾荒的小海螺

1、简述

命令模式是一种行为型设计模式，用于将请求封装为对象，以便在不同的请求、队列或日志记录之间进行参数化或延迟执行。它将调用操作的对象与实际实现这些操作的对象解耦，使得系统更灵活且易于扩展。

本文将详细介绍命令模式的概念、结构、优缺点以及实际应用案例。

设计模式样例：https://gitee.com/lhdxhl/design-pattern-example.git

2、什么是命令模式？

命令模式的核心思想是将操作封装成命令对象，这样不仅可以参数化对象，还可以支持操作的撤销和重做功能。

典型的例子包括：

文本编辑器中的撤销/重做功能。
GUI 中的按钮触发操作。
智能家居系统中的设备控制。

命令模式包含以下角色：

命令接口（Command）：定义执行操作的接口。
具体命令（ConcreteCommand）：实现命令接口，封装具体的操作。
接收者（Receiver）：执行具体操作的对象。
调用者（Invoker）：触发命令的对象。
客户端（Client）：创建具体命令和设置调用者。

类图如下：

Client --> Invoker --> Command --> Receiver

3、实际案例

假设我们需要实现一个智能家居控制系统，可以控制电灯的开关，并支持撤销操作。

// 命令接口
public interface Command {
    void execute();
    void undo();
}

// 接收者
public class Light {
    public void turnOn() {
        System.out.println("The light is ON");
    }

    public void turnOff() {
        System.out.println("The light is OFF");
    }
}

// 具体命令
public class LightOnCommand implements Command {
    private Light light;

    public LightOnCommand(Light light) {
        this.light = light;
    }

    @Override
    public void execute() {
        light.turnOn();
    }

    @Override
    public void undo() {
        light.turnOff();
    }
}

public class LightOffCommand implements Command {
    private Light light;

    public LightOffCommand(Light light) {
        this.light = light;
    }

    @Override
    public void execute() {
        light.turnOff();
    }

    @Override
    public void undo() {
        light.turnOn();
    }
}

// 调用者
public class RemoteControl {
    private Command command;

    public void setCommand(Command command) {
        this.command = command;
    }

    public void pressButton() {
        command.execute();
    }

    public void pressUndo() {
        command.undo();
    }
}

// 测试类
public class CommandPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Light livingRoomLight = new Light();

        Command lightOn = new LightOnCommand(livingRoomLight);
        Command lightOff = new LightOffCommand(livingRoomLight);

        RemoteControl remote = new RemoteControl();

        // 开灯
        remote.setCommand(lightOn);
        remote.pressButton();

        // 撤销开灯
        remote.pressUndo();

        // 关灯
        remote.setCommand(lightOff);
        remote.pressButton();

        // 撤销关灯
        remote.pressUndo();
    }
}

输出：

The light is ON
The light is OFF
The light is OFF
The light is ON

4、命令模式的高级应用

在一些复杂的系统中，可以通过命令模式实现多级命令调用。例如：

创建一个宏命令（MacroCommand）类，用于存储多个命令。
宏命令可以批量执行和撤销。

class MacroCommand implements Command {
    private List<Command> commands = new ArrayList<>();

    public void addCommand(Command command) {
        commands.add(command);
    }

    @Override
    public void execute() {
        for (Command command : commands) {
            command.execute();
        }
    }

    @Override
    public void undo() {
        for (int i = commands.size() - 1; i >= 0; i--) {
            commands.get(i).undo();
        }
    }
}

5、命令模式的优缺点

优点

解耦：将调用者与接收者解耦。
扩展性强：可以轻松新增命令而不影响现有代码。
支持撤销/重做：内置撤销和重做功能。

缺点

类膨胀：每个命令都需要单独定义类，可能导致类数量增加。
复杂性增加：对于简单的操作，使用命令模式可能显得过于复杂。

6. 应用场景

按钮操作：如 GUI 应用中的按钮绑定操作。
撤销/重做：如文本编辑器的撤销功能。
任务队列：在任务调度系统中存储和执行操作。

7. 总结

命令模式是一种非常强大的设计模式，可以灵活地实现请求的封装、参数化、撤销和重做功能。其在 GUI 应用、任务调度和智能家居系统中具有广泛的应用。

希望本文对您理解和应用命令模式有所帮助！欢迎交流讨论！

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