23种设计模式之命令模式

1. 简介

命令模式（Command Pattern） 是一种行为设计模式，它将一个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，对请求排队或者记录请求日志，以及支持可撤销的操作。

命令模式的结构
命令（Command）接口
这是所有具体命令类都要实现的接口，它声明了一个执行命令的方法。
具体命令（Concrete Command）类
这些类实现了命令接口，在其中包含了接收者对象，并在执行方法中调用接收者的相应方法来完成具体的操作。
接收者（Receiver）类
接收者是实际执行命令的对象。
调用者（Invoker）类
调用者负责设置命令对象，并在需要的时候调用命令对象的执行方法。

2. 代码

2.1 Order （命令接口）

public interface Order {public void execute();
}

2.2 Stock （接收者类）

public class Stock {private String name = "ABC";private int quantity = 10;public void buy(){System.out.println("Stock [ Name: "+name+", Quantity: " + quantity +" ] bought");}public void sell(){System.out.println("Stock [ Name: "+name+", Quantity: " + quantity +" ] sold");}
}

2.3 Buy （具体命令类）

public class Buy implements Order{private Stock stock;public Buy(Stock stock) {this.stock = stock;}@Overridepublic void execute() {stock.buy();}
}

2.4 Sell （具体命令类）

public class Sell implements Order{private Stock stock;public Sell(Stock stock){this.stock = stock;}@Overridepublic void execute(){stock.sell();}
}

2.5 Broker （调用者类）

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class Broker {List<Order> orderList = new ArrayList<Order>();public void takeOrder(Order order){orderList.add(order);}public void placeOrders(){for (Order order : orderList){order.execute();}orderList.clear();}
}

2.6 Test （测试）

public class Test {public static void main(String[] args) {Broker broker = new Broker();Stock stock = new Stock();broker.takeOrder(new Buy(stock));broker.takeOrder(new Sell(stock));broker.placeOrders();}
}

2.7 运行结果

Stock [ Name: ABC, Quantity: 10 ] bought
Stock [ Name: ABC, Quantity: 10 ] sold

3. 使用场景

解耦请求发送者和接收者：命令模式可以有效地将请求的发起者（调用者）与接收者（执行者）解耦合。例如，在GUI应用中，用户点击按钮时，命令模式可以将按钮的操作封装为命令对象，从而使得按钮的功能独立于具体的实现逻辑。这样，用户界面元素如按钮可以不直接依赖于具体的业务逻辑，从而提高了代码的可维护性和可扩展性。
支持撤销和重做操作：命令模式非常适合需要实现撤销和重做功能的场景。通过记录每个操作的历史状态，命令模式可以轻松地实现这些功能。例如，在文本编辑器中，用户可以撤销或重做之前的操作。
命令队列和任务调度：命令模式可以用于构建命令队列或任务调度器，允许将命令对象排队并按顺序执行，或者根据需要对它们进行调度。这在多线程编程中尤其有用，因为命令对象可以在不同的线程中执行。
日志记录和审计：命令模式可以用于记录操作日志，这对于事务系统中的操作日志记录非常有用。通过命令对象的执行历史，可以方便地进行审计和回溯。
宏命令和批处理脚本：命令模式支持宏命令，即组合多个命令为一个操作，这在批处理脚本或复合操作中非常常见。
抽象设备控制：在需要控制不同设备的场景中，命令模式可以简化设备控制逻辑。例如，使用一个通用的遥控器来控制不同类型的相机，每个相机有不同的串行协议，但可以通过统一的命令接口进行操作。
事务管理：在需要管理多个操作的系统中，命令模式可以用来记录每个操作，并在需要时执行或撤销这些操作。例如，在事务处理系统中，可以使用命令模式来实现事务的提交、回滚操作。
游戏设计：在游戏设计中，命令模式常用于解耦行为请求者与行为执行者之间的关系，支持复杂的任务调度和管理。
Web开发：在Web开发中，命令模式可以用于简化用户界面按钮功能的实现，例如在网页设计中通过命令模式来处理用户点击事件。

命令模式通过封装请求为对象，实现了请求与执行的解耦，提高了系统的灵活性和可扩展性。它适用于需要灵活处理请求、支持撤销和重做、以及需要解耦请求发送者和接收者的场景。

4. 优缺点

命令模式的优点：
- 降低系统耦合度：命令模式通过将请求封装成命令对象，使得请求的发送者和接收者之间不再直接交互，从而降低了系统的耦合度。
- 易于扩展：命令模式允许在不修改现有代码的情况下添加新的命令，符合开闭原则。因此，可以方便地扩展系统功能。
- 支持撤销和重做操作：命令模式可以轻松实现撤销（Undo）和重做（Redo）功能，这对于需要回溯操作的应用场景非常有用。
- 支持命令队列和日志记录：命令对象可以被序列化、存储，从而支持请求的排队和日志记录，这有助于系统的跟踪和调试。
- 组合命令：多个命令可以组合成一个复合命令，通过调用一个复合命令来依次执行多个操作，方便管理多个命令的执行。
- 灵活性和可维护性：由于每个命令都是独立的，因此可以在不影响其他部分的情况下进行维护和调试。
命令模式的缺点：
- 类数量增加：使用命令模式可能会导致系统中出现过多的具体命令类，这会增加系统的复杂性。
- 性能开销：由于每个命令都需要创建一个实例，这可能会增加内存消耗，并且在高频率操作中可能会影响性能。
- 调试难度增加：命令的执行过程可能涉及多个对象之间的交互，调试时需要跟踪多个类的状态和行为，这可能会增加调试的复杂性。
- 系统复杂性增加：如果业务场景中命令比较多，那么对应命令类和命令对象的数量也会增加，这样系统会膨胀得很大。
- 理解上的困难：为了以命令的形式进行架构，解耦请求与实现，引入了额外类型接口（引入了请求方与抽象命令接口），增加了理解上的困难。