设计模式 | 行为型模式之命令模式
转载自: [1. 命令模式 — Graphic Design Patterns]
14.1 模式动机
在软件设计中，我们经常需要向某些对象发送请求，但是并不知道请求的接收者是谁，也不知道被请求的操作是哪个，我们只需在程序运行时指定具体的请求接收者即可，此时，可以使用命令模式来进行设计，使得请求发送者与请求接收者消除彼此之间的耦合，让对象之间的调用关系更加灵活。
命令模式可以对发送者和接收者完全解耦，发送者与接收者之间没有直接引用关系，发送请求的对象只需要知道如何发送请求，而不必知道如何完成请求。这就是命令模式的模式动机。
14.2 模式定义
命令模式(Command Pattern) ：将一个请求封装为一个对象，从而使我们可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。命令模式是一种对象行为型模式，其别名为动作(Action)模式或事务(Transaction)模式。
14.3 模式结构
- Command: 抽象命令类
- ConcreteCommand: 具体命令类
- Invoker: 调用者
- Receiver: 接收者
- Client:客户类
14.4 时序图
14.5 代码分析
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
#include <iostream>
#include "ConcreteCommand.h"
#include "Invoker.h"
#include "Receiver.h"
using namespace std;
int main(int argc, char *argv[])
{
Receiver * pReceiver = new Receiver();
ConcreteCommand * pCommand = new ConcreteCommand(pReceiver);
Invoker * pInvoker = new Invoker(pCommand);
pInvoker->call();
delete pReceiver;
delete pCommand;
delete pInvoker;
return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
///////////////////////////////////////////////////////////
// Receiver.h
// Implementation of the Class Receiver
// Created on: 07-十月-2014 17:44:02
// Original author: colin
///////////////////////////////////////////////////////////
#if !defined(EA_8E5430BB_0904_4a7d_9A3B_7169586237C8__INCLUDED_)
#define EA_8E5430BB_0904_4a7d_9A3B_7169586237C8__INCLUDED_
class Receiver
{
public:
Receiver();
virtual ~Receiver();
void action();
};
#endif // !defined(EA_8E5430BB_0904_4a7d_9A3B_7169586237C8__INCLUDED_)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
///////////////////////////////////////////////////////////
// Receiver.cpp
// Implementation of the Class Receiver
// Created on: 07-十月-2014 17:44:02
// Original author: colin
///////////////////////////////////////////////////////////
#include "Receiver.h"
#include <iostream>
using namespace std;
Receiver::Receiver(){
}
Receiver::~Receiver(){
}
void Receiver::action(){
cout << "receiver action." << endl;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
///////////////////////////////////////////////////////////
// ConcreteCommand.h
// Implementation of the Class ConcreteCommand
// Created on: 07-十月-2014 17:44:01
// Original author: colin
///////////////////////////////////////////////////////////
#if !defined(EA_1AE70D53_4868_4e81_A1B8_1088DA355C23__INCLUDED_)
#define EA_1AE70D53_4868_4e81_A1B8_1088DA355C23__INCLUDED_
#include "Command.h"
#include "Receiver.h"
class ConcreteCommand : public Command
{
public:
ConcreteCommand(Receiver * pReceiver);
virtual ~ConcreteCommand();
virtual void execute();
private:
Receiver *m_pReceiver;
};
#endif // !defined(EA_1AE70D53_4868_4e81_A1B8_1088DA355C23__INCLUDED_)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
///////////////////////////////////////////////////////////
// ConcreteCommand.cpp
// Implementation of the Class ConcreteCommand
// Created on: 07-十月-2014 17:44:02
// Original author: colin
///////////////////////////////////////////////////////////
#include "ConcreteCommand.h"
#include <iostream>
using namespace std;
ConcreteCommand::ConcreteCommand(Receiver *pReceiver){
m_pReceiver = pReceiver;
}
ConcreteCommand::~ConcreteCommand(){
}
void ConcreteCommand::execute(){
cout << "ConcreteCommand::execute" << endl;
m_pReceiver->action();
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
///////////////////////////////////////////////////////////
// Invoker.h
// Implementation of the Class Invoker
// Created on: 07-十月-2014 17:44:02
// Original author: colin
///////////////////////////////////////////////////////////
#if !defined(EA_3DACB62A_0813_4d11_8A82_10BF1FB00D9A__INCLUDED_)
#define EA_3DACB62A_0813_4d11_8A82_10BF1FB00D9A__INCLUDED_
#include "Command.h"
class Invoker
{
public:
Invoker(Command * pCommand);
virtual ~Invoker();
void call();
private:
Command *m_pCommand;
};
#endif // !defined(EA_3DACB62A_0813_4d11_8A82_10BF1FB00D9A__INCLUDED_)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
///////////////////////////////////////////////////////////
// Invoker.cpp
// Implementation of the Class Invoker
// Created on: 07-十月-2014 17:44:02
// Original author: colin
///////////////////////////////////////////////////////////
#include "Invoker.h"
#include <iostream>
using namespace std;
Invoker::Invoker(Command * pCommand){
m_pCommand = pCommand;
}
Invoker::~Invoker(){
}
void Invoker::call(){
cout << "invoker calling" << endl;
m_pCommand->execute();
}
14.6 模式分析
命令模式的本质是对命令进行封装，将发出命令的责任和执行命令的责任分割开。
每一个命令都是一个操作：请求的一方发出请求，要求执行一个操作；接收的一方收到请求，并执行操作。
命令模式允许请求的一方和接收的一方独立开来，使得请求的一方不必知道接收请求的一方的接口，更不必知道请求是怎么被接收，以及操作是否被执行、何时被执行，以及是怎么被执行的。
命令模式使请求本身成为一个对象，这个对象和其他对象一样可以被存储和传递。
命令模式的关键在于引入了抽象命令接口，且发送者针对抽象命令接口编程，只有实现了抽象命令接口的具体命令才能与接收者相关联。
14.7 实例
实例一:电视遥控器
电视机是请求的接收者，遥控器是请求的发送者，遥控器上有一些按钮，不同的按钮对应电视机的不同操作。 抽象命令角色由一个命令接口来扮演，有三个具体的命令类实现了抽象命令接口，这三个具体命令类分别代表三种操作：打开电视机、关闭电视机和切换频道。 显然，电视机遥控器就是一个典型的命令模式应用实例。
14.8 优点:
- 降低系统的耦合度。
- 新的命令可以很容易地加入到系统中。
- 可以比较容易地设计一个命令队列和宏命令（组合命令）。
- 可以方便地实现对请求的Undo和Redo。
14.9 缺点:
- 使用命令模式可能会导致某些系统有过多的具体命令类。因为针对每一个命令都需要设计一个具体命令类，因此某些系统可能需要大量具体命令类，这将影响命令模式的使用。
14.10 适用环境:
- 系统需要将请求调用者和请求接收者解耦，使得调用者和接收者不直接交互。
- 系统需要在不同的时间指定请求、将请求排队和执行请求。
- 系统需要支持命令的撤销(Undo)操作和恢复(Redo)操作。
- 系统需要将一组操作组合在一起，即支持宏命令
14.11 模式应用:
很多系统都提供了宏命令功能，如UNIX平台下的Shell编程，可以将多条命令封装在一个命令对象中，只需要一条简单的命令即可执行一个命令序列，这也是命令模式的应用实例之一。
14.12 模式扩展
宏命令又称为组合命令，它是命令模式和组合模式联用的产物。
宏命令也是一个具体命令，不过它包含了对其他命令对象的引用，在调用宏命令的execute()方法时，将递归调用它所包含的每个成员命令的execute()方法，一个宏命令的成员对象可以是简单命令，还可以继续是宏命令。执行一个宏命令将执行多个具体命令，从而实现对命令的批处理。
14.13 总结:
在命令模式中，将一个请求封装为一个对象，从而使我们可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。命令模式是一种对象行为型模式，其别名为动作模式或事务模式。
命令模式包含四个角色：抽象命令类中声明了用于执行请求的execute()等方法，通过这些方法可以调用请求接收者的相关操作；具体命令类是抽象命令类的子类，实现了在抽象命令类中声明的方法，它对应具体的接收者对象，将接收者对象的动作绑定其中；调用者即请求的发送者，又称为请求者，它通过命令对象来执行请求；接收者执行与请求相关的操作，它具体实现对请求的业务处理。
命令模式的本质是对命令进行封装，将发出命令的责任和执行命令的责任分割开。命令模式使请求本身成为一个对象，这个对象和其他对象一样可以被存储和传递。
命令模式的主要优点在于降低系统的耦合度，增加新的命令很方便，而且可以比较容易地设计一个命令队列和宏命令，并方便地实现对请求的撤销和恢复；其主要缺点在于可能会导致某些系统有过多的具体命令类。
命令模式适用情况包括：需要将请求调用者和请求接收者解耦，使得调用者和接收者不直接交互；需要在不同的时间指定请求、将请求排队和执行请求；需要支持命令的撤销操作和恢复操作，需要将一组操作组合在一起，即支持宏命令。