设计模式学习(16) 23-14 命令模式

0. 个人感悟

• 命令模式核心是将请求或者操作封装成对象。那么就可以基于这些对象进行额外操作，比如队列记录、日志、撤销恢复等
• 实际工作中，对于任务队列其实已经有很多成熟的框架，不过万变不离其宗，理解命令模式，对于其它知识(比如三方件、架构)的学习还是很有帮助的

1. 概念

英文定义(《设计模式：可复用面向对象软件的基础》)

Encapsulate a request as an object, thereby letting you parameterize clients with different requests, queue or long requests, and support undoable operations.

中文翻译

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，对请求排队或记录请求日志，以及支持可撤销的操作。

理解

1. 请求封装：将"做什么"（操作）和"谁来做"（执行者）分离
2. 参数化：可以像传递参数一样传递命令对象
3. 延迟执行：命令可以在创建后的某个时间点执行
4. 可撤销/重做：通过记录命令历史实现操作回退

2. 适配场景

2.1 适合的场景

1. 解耦调用者和接收者：需要将请求的发起者和执行者解耦时
2. 支持撤销/重做：需要实现操作的撤销和重做功能
3. 任务队列/日志：需要将请求排队、记录日志或延迟执行

2.2 常见场景举例

• 遥控器控制家电：不同按钮触发不同设备的不同操作
• 餐厅点餐系统：订单作为命令，厨师作为接收者
• 文本编辑器：撤销/重做功能
• 线程池任务调度：将任务封装为命令对象
• 游戏控制：玩家输入映射到游戏角色的不同动作

3. 实现方法

3.1 实现思路

1. 定义命令接口：声明执行命令的抽象方法（通常包含execute()和undo()）
2. 创建具体命令类：实现命令接口，关联接收者对象
3. 定义接收者类：实际执行操作的对象
4. 创建调用者/请求者类：持有命令对象并触发执行
5. 客户端组装：创建命令对象并设置给调用者

3.2 UML类图

![[命令模式_UML.png]]

角色说明：

• Command（命令接口）：声明执行操作的接口
• ConcreteCommand（具体命令）：绑定接收者和动作
• Receiver（接收者）：知道如何执行请求的具体操作
• Invoker（调用者）：持有命令对象并触发执行
• Client（客户端）：创建具体命令并设置接收者

3.3 代码示例

背景: 遥控器控制家电,可以遥控灯、电视灯家具
命令接口:

publicinterfaceCommand{/** * @description 执行 * @author bigHao * @date 2026/1/20 **/voidexecute();/** * @description 撤销 * @author bigHao * @date 2026/1/20 **/voidundo();}

灯的接受者和具体命令：

publicclassLightReceiver{/** * @description 开灯 * @author bigHao * @date 2026/1/20 **/publicvoidon(){System.out.println("开灯了");}/** * @description 关灯 * @author bigHao * @date 2026/1/20 **/publicvoidoff(){System.out.println("关灯了");}}publicclassLightOnCommandimplementsCommand{privateLightReceiverlightReceiver;publicLightOnCommand(LightReceiverlightReceiver){this.lightReceiver=lightReceiver;}@Overridepublicvoidexecute(){lightReceiver.on();}@Overridepublicvoidundo(){lightReceiver.off();}}publicclassLightOffCommandimplementsCommand{privateLightReceiverlightReceiver;publicLightOffCommand(LightReceiverlightReceiver){this.lightReceiver=lightReceiver;}@Overridepublicvoidexecute(){lightReceiver.off();}@Overridepublicvoidundo(){lightReceiver.on();}}

电视接受者和命令:

publicclassTVReceiver{/** * @description 开机 * @author bigHao * @date 2026/1/20 **/publicvoidon(){System.out.println("电视开了");}/** * @description 关机 * @author bigHao * @date 2026/1/20 **/publicvoidoff(){System.out.println("电视关了");}}publicclassTVOnCommandimplementsCommand{privateTVReceiverreceiver;publicTVOnCommand(TVReceiverreceiver){this.receiver=receiver;}@Overridepublicvoidexecute(){receiver.on();}@Overridepublicvoidundo(){receiver.off();}}publicclassTVOffCommandimplementsCommand{privateTVReceiverreceiver;publicTVOffCommand(TVReceiverreceiver){this.receiver=receiver;}@Overridepublicvoidexecute(){receiver.off();}@Overridepublicvoidundo(){receiver.on();}}

遥控器:

publicclassRemoteController{publicstaticfinalintINIT_COMMAND_NUM=5;privateCommand[]onCommands;privateCommand[]offCommands;privateCommandundoCommand;publicRemoteController(){onCommands=newCommand[INIT_COMMAND_NUM];offCommands=newCommand[INIT_COMMAND_NUM];for(inti=0;i<INIT_COMMAND_NUM;i++){onCommands[i]=newNoCommand();offCommands[i]=newNoCommand();}}publicvoidsetOnCommand(intno,CommandonCommand,CommandoffCommand){onCommands[no]=onCommand;offCommands[no]=offCommand;}publicvoidon(intno){onCommands[no].execute();// 记录当前操作undoCommand=onCommands[no];}publicvoidoff(intno){offCommands[no].execute();// 记录当前操作undoCommand=offCommands[no];}publicvoidundo(){undoCommand.undo();}}

测试:

publicclassClient{publicstaticfinalintLIGHT_NO=0;publicstaticfinalintTV_NO=1;staticvoidmain(){RemoteControllerremoteController=newRemoteController();LightReceiverlightReceiver=newLightReceiver();LightOnCommandlightOnCommand=newLightOnCommand(lightReceiver);LightOffCommandlightOffCommand=newLightOffCommand(lightReceiver);// 按键0是灯开关remoteController.setOnCommand(LIGHT_NO,lightOnCommand,lightOffCommand);System.out.println("=== 按下开灯键位 ===");remoteController.on(LIGHT_NO);System.out.println("=== 按下关灯键位 ===");remoteController.off(LIGHT_NO);System.out.println("=== 按下撤销键 ===");remoteController.undo();TVReceivertvReceiver=newTVReceiver();TVOnCommandtvOnCommand=newTVOnCommand(tvReceiver);TVOffCommandtvOffCommand=newTVOffCommand(tvReceiver);// 按键1是灯开关remoteController.setOnCommand(TV_NO,tvOnCommand,tvOffCommand);System.out.println("=== 按下开机键位 ===");remoteController.on(TV_NO);System.out.println("=== 按下关机键位 ===");remoteController.off(TV_NO);System.out.println("=== 按下撤销键 ===");remoteController.undo();}}

输出:

=== 按下开灯键位 === 开灯了 === 按下关灯键位 === 关灯了 === 按下撤销键 === 开灯了 === 按下开机键位 === 电视开了 === 按下关机键位 === 电视关了 === 按下撤销键 === 电视开了

4. 优缺点

4.1 优点

高内聚低耦合：

• 调用者与接收者解耦：调用者无需知道接收者的具体实现
• 命令对象内聚性高：每个命令专注于一个具体操作

复用性与可扩展性：

• 易于扩展新命令：只需实现Command接口
• 命令可复用：同一命令可在不同上下文中使用

维护性：

• 易于维护和修改：修改具体操作只需修改对应命令类
• 支持宏命令：可将多个命令组合成复杂操作

稳定性与可靠性：

• 支持事务：可批量执行命令并支持回滚
• 支持撤销/重做：通过命令历史记录实现

4.2 缺点

复杂性增加：

• 类数量增多：每个命令都需要一个具体类
• 系统复杂度提高：增加了间接层次

性能开销：

• 内存占用：每个命令都需要创建对象
• 执行效率：间接调用可能比直接调用稍慢

5. 源码分析

Java标准库中Runnable相关实现是简化的命令模式
java.lang.Runnable接口

// Runnable就是命令接口publicinterfaceRunnable{publicabstractvoidrun();// execute()方法}// Thread作为InvokerThreadthread=newThread(()->System.out.println("Running command"));thread.start();// 触发命令执行

角色分析:

1. Command（命令接口）：Runnable接口，它定义了run()方法，相当于命令模式中的执行方法。
2. ConcreteCommand（具体命令）：实现了Runnable接口的类，例如我们通过匿名内部类、Lambda表达式或者具体类实现的run方法中的具体逻辑。
3. Receiver（接收者）：可以是Ru实际执行操作的对象。通常Runnable的实现会调用其他对象（接收者）的方法。
4. Invoker（调用者/请求者）：调用命令的对象。在Java中，Thread类就是一个典型的调用者，它接收一个Runnable（命令）并在适当的时机调用其run方法。

参考：

• 韩顺平 Java设计模式
• 张维鹏 Java设计模式之行为型：命令模式
• java_my_life《JAVA与模式》之命令模式