設計模式之命令模式-有解無憂

命令模式又稱為行動/交易模式，屬于行為型模式；是指將一個請求封裝為一個物件，使發出請求的責任和執行請求的責任分割開，這樣兩者之間通過命令物件進行溝通，這樣方便將命令物件進行儲存、傳遞、呼叫、增加與管理，命令模式是對命令的封裝，命令模式把發出命令的責任和執行命令的責任分割開，委派給不同的物件，

命令模式的UML類圖如下：

從上圖可知，命令模式涉及到抽象命令角色、具體命令角色、請求者角色、接收者角色、客戶端角色等五個角色：

命令(Command)角色：宣告了一個給所有具體命令類的抽象介面，這是一個抽象角色，通常由一個Java介面或Java抽象類實作，
具體命令(ConcreteCommand）角色：定義一個接收者和行為之間的弱耦合;實作execute()方法，負責呼叫接收者的相應操作，execute()方法通常叫做執行方法，
請求者（Invoker）角色：負責呼叫命令物件執行請求，相關的方法叫做行動萬法，
接收者（Receiver）角色：負責具體實施和執行一個請求，任何一個類都可以成為接收者，實施和執行請求的方法叫做行動方法，
客戶(Client）角色：創建了一個具體命令(ConcreteCommand）物件并確定其接收者，

命令模式的執行順序如下：

客戶端創建一個ConcreteCommand物件，并指明接收者
請求者物件保存了ConcreteCommand物件
請求者物件通過呼叫execute()方法發出請求，如果命令是能撤銷的，那么ConcreteCommand保存了呼叫execute()方法之前的狀態，
ConcreteCommand物件呼叫接受者一方的方法執行請求

智能家電的例子

現在物聯網發展越來越快，智能家電發展越來越迅速，接下來用一個移動APP管理智能家電，通過移動管理電燈、電視機的打開為例講解命令模式，

智能家電的UML類圖：

接收者角色：

package com.charon.command;

/**
 * @className: LightReceiver
 * @description: 命令接收者
 * @author: charon
 * @create: 2022-03-26 22:13
 */
public class LightReceiver {

    public void on(){
        System.out.println("電燈打開了，，，，");
    }

    public void off(){
        System.out.println("電燈關閉了，，，，");
    }
}

抽象命令角色:

package com.charon.command;

/**
 * @className: Command
 * @description: 命令介面
 * @author: charon
 * @create: 2022-03-26 22:12
 */
public interface Command {

    /**
     * 執行操作
     */
    void execute();

    /**
     * 撤銷操作
     */
    void undo();
}

具體命令角色：

package com.charon.command;

/**
 * @className: LightOnCommand
 * @description:
 * @author: charon
 * @create: 2022-03-26 22:15
 */
public class LightOnCommand implements Command{

    private LightReceiver light;

    public LightOnCommand(LightReceiver receiver) {
        this.light = receiver;
    }

    /**
     * 重寫執行方法
     */
    @Override
    public void execute() {
        light.on();
    }

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


package com.charon.command;

/**
 * @className: LightOffCommand
 * @description:
 * @author: charon
 * @create: 2022-03-26 22:17
 */
public class LightOffCommand implements Command{

    private LightReceiver light;

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

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

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


package com.charon.command;

/**
 * @className: NoCommand
 * @description: 空命令方法，用于初始化每個按鈕，當呼叫空命令時，物件什么都不做
 *     			這也是一種設計模式，可以省略掉對空的判斷
 * @author: charon
 * @create: 2022-03-26 22:19
 */
public class NoCommand implements Command {
    @Override
    public void execute() {

    }

    @Override
    public void undo() {

    }
}

命令控制類：

package com.charon.command;

/**
 * @className: RemoteController
 * @description: 命令控制類
 * @author: charon
 * @create: 2022-03-26 22:20
 */
public class RemoteController {

    /**
     * 開關按鈕的命令，宣告為陣列是為了擴展其他的命令
     */
    Command[] onCmds,offCmds;

    /**
     * 撤銷的命令
     */
    Command undoCmd;

    /**
     * 初始化
     */
    public RemoteController() {
        onCmds = new Command[5];
        offCmds = new Command[5];

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            onCmds[i] = new NoCommand();
            offCmds[i] = new NoCommand();
        }
    }

    /**
     * 設定命令
     * @param no 命令編號
     * @param onCmd 打開命令
     * @param offCmd 關閉命令
     */
    public void setCommand(int no,Command onCmd,Command offCmd){
        onCmds[no] = onCmd;
        offCmds[no] = offCmd;
    }

    /**
     * 按下開的命令
     * @param no 命令編號
     */
    public void onButtonWasPushed(int no){
        // 找到對應的編號，呼叫對應的方法
        onCmds[no].execute();
        // 記錄這次操作，用于撤銷操作
        undoCmd = onCmds[no];
    }

    /**
     * 按下關的命令
     * @param no 命令編號
     */
    public void offButtonWasPushed(int no){
        // 找到對應的編號，呼叫對應的方法
        offCmds[no].execute();
        // 記錄這次操作，用于撤銷操作
        undoCmd = offCmds[no];
    }

    /**
     * 按下撤銷操作
     */
    public void undoButtonWasPushed(){
        undoCmd.undo();
    }
}

測驗：

package com.charon.command;

/**
 * @className: Client
 * @description:
 * @author: charon
 * @create: 2022-03-26 22:30
 */
public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        // 創建命令的接收者
        LightReceiver lightReceiver = new LightReceiver();
        // 創建開/關的命令
        LightOnCommand lightOnCommand = new LightOnCommand(lightReceiver);
        LightOffCommand lightOffCommand = new LightOffCommand(lightReceiver);
        // 創建命令控制器
        RemoteController controller = new RemoteController();
        // 給遙控器設定命令，比如 0 是電燈的開關操作
        controller.setCommand(0,lightOnCommand,lightOffCommand);
        System.out.println("按下電燈的開按鈕：" );
        controller.onButtonWasPushed(0);
        System.out.println("按下電燈的關按鈕：" );
        controller.offButtonWasPushed(0);
        System.out.println("按下電燈的撤銷按鈕：" );
        controller.undoButtonWasPushed();

    }
}

列印：
    按下電燈的開按鈕：
    電燈打開了，，，，
    按下電燈的關按鈕：
    電燈關閉了，，，，
    按下電燈的撤銷按鈕：
    電燈打開了，，，，

如上面的代碼所示，命令模式就已經完成了，如果接下來需要添加一個智能電視機，就只需要添加命令接收者和具體的命令類就行了：

package com.charon.command;

/**
 * @className: TVReceiver
 * @description:
 * @author: charon
 * @create: 2022-03-26 22:48
 */
public class TVReceiver {
    public void on(){
        System.out.println("電視機打開了，，，，");
    }

    public void off(){
        System.out.println("電視機關閉了，，，，");
    }
}


package com.charon.command;

/**
 * @className: TVOnCommand
 * @description:
 * @author: charon
 * @create: 2022-03-26 22:49
 */
public class TVOnCommand implements Command{

    private TVReceiver tv;

    public TVOnCommand(TVReceiver tv) {
        this.tv = tv;
    }

    @Override
    public void execute() {
        tv.on();
    }

    @Override
    public void undo() {
        tv.off();
    }
}


package com.charon.command;

/**
 * @className: TVOffCommand
 * @description:
 * @author: charon
 * @create: 2022-03-26 22:50
 */
public class TVOffCommand implements Command{
    private TVReceiver tv;

    public TVOffCommand(TVReceiver tv) {
        this.tv = tv;
    }

    @Override
    public void execute() {
        tv.off();
    }

    @Override
    public void undo() {
        tv.on();
    }
}

測驗：

package com.charon.command;

/**
 * @className: Client
 * @description:
 * @author: charon
 * @create: 2022-03-26 22:30
 */
public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        TVReceiver tvReceiver = new TVReceiver();
        TVOnCommand tvOnCommand = new TVOnCommand(tvReceiver);
        TVOffCommand tvOffCommand = new TVOffCommand(tvReceiver);
        // 創建命令控制器
        RemoteController remoteController = new RemoteController();
        // 給遙控器設定命令，比如 0 是電燈的開關操作
        remoteController.setCommand(0,lightOnCommand,lightOffCommand);
        System.out.println("按下電視機的開按鈕：" );
        remoteController.onButtonWasPushed(0);
        System.out.println("按下電視機的關按鈕：" );
        remoteController.offButtonWasPushed(0);
        System.out.println("按下電視機的撤銷按鈕：" );
        remoteController.undoButtonWasPushed();
        System.out.println("按下電視機的開按鈕：" );
        remoteController.offButtonWasPushed(0);
        System.out.println("按下電視機的撤銷按鈕：" );
        remoteController.undoButtonWasPushed();

    }
}

列印：
    按下電視機的開按鈕：
    電燈打開了，，，，
    按下電視機的關按鈕：
    電燈關閉了，，，，
    按下電視機的撤銷按鈕：
    電燈打開了，，，，
    按下電視機的開按鈕：
    電燈關閉了，，，，
    按下電視機的撤銷按鈕：
    電燈打開了，，，，

命令模式的優點如下：

通過引入中間件（抽象介面）降低系統的耦合度，
擴展性良好，增加或洗掉命令非常方便，采用命令模式增加與洗掉命令不會影響其他類，且滿足“開閉原則”，
可以實作宏命令，命令模式可以與組合模式結合，將多個命令裝配成一個組合命令，即宏命令，
方便實作 Undo 和 Redo 操作，命令模式可以與后面將要介紹的備忘錄模式結合，實作命令的撤銷與恢復，
可以在現有命令的基礎上，增加額外功能，比如日志記錄，結合裝飾器模式會更加靈活，

命令模式的缺點如下：

可能產生大量具體的命令類，因為每一個具體操作都需要設計一個具體命令類，這會增加系統的復雜性，
命令模式的結果其實就是接收方的執行結果，但是為了以命令的形式進行架構、解耦請求與實作，引入了額外型別結構（引入了請求方與抽象命令介面），增加了理解上的困難，不過這也是設計模式的通病，抽象必然會額外增加類的數量，代碼抽離肯定比代碼聚合更加難理解，

命令模式的應用場景

當系統的某項操作具備命令語意，且命令實作不穩定（變化）時，可以通過命令模式解耦請求與實作，使用抽象命令介面使請求方的代碼架構穩定，封裝接收方具體命令的實作細節，接收方與抽象命令呈現弱耦合（內部方法無需一致），具備良好的擴展性，

命令模式通常適用于以下場景：

請求呼叫者需要與請求接收者解耦時，命令模式可以使呼叫者和接收者不直接互動，
系統隨機請求命令或經常增加、洗掉命令時，命令模式可以方便地實作這些功能，
當系統需要執行一組操作時，命令模式可以定義宏命令來實作該功能，
當系統需要支持命令的撤銷（Undo）操作和恢復（Redo）操作時，可以將命令物件存盤起來，采用備忘錄模式來實作，

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