2020-09-04

行为型模式之命令模式

在软件开发系统中，常常出现"方法的请求者"与"方法的实现者"之间存在紧密的耦合关系。这不利于软件功能的扩展与维护。例如，想对行为进行"撤销、重做、记录"等处理都很不方便，因此"如何将方法的请求者与方法的实现者解耦？"变得很重要，命令模式能很好地解决这个问题。命令（Command）模式的定义如下：将一个请求封装为一个对象，使发出请求的责任和执行请求的责任分割开。这样两者之间通过命令对象进行沟通，这样方便将命令对象进行储存、传递、调用、增加与管理。

定义与特点
结构与实现
- 模式的结构
- 模式的实现
应用场景
扩展：组合命令模式

在软件开发系统中，常常出现"方法的请求者"与"方法的实现者"之间存在紧密的耦合关系，这不利于软件功能的扩展与维护。例如，想对行为进行"撤销、重做、记录"等处理都很不方便，因此"如何将方法的请求者与方法的实现者解耦？"变得很重要，命令模式能很好地解决这个问题。

定义与特点

命令（Command）模式的定义如下：将一个请求封装为一个对象，使发出请求的责任和执行请求的责任分割开。这样两者之间通过命令对象进行沟通，这样方便将命令对象进行储存、传递、调用、增加与管理。

命令模式的主要优点如下：

降低系统的耦合度：命令模式能将调用操作的对象与实现该操作的对象解耦。
增加或删除命令非常方便：采用命令模式增加与删除命令不会影响其他类，它满足"开闭原则"，对扩展比较灵活。
可以实现宏命令：命令模式可以与组合模式结合，将多个命令装配成一个组合命令，即宏命令。
方便实现 Undo 和 Redo 操作：命令模式可以与后面介绍的备忘录模式结合，实现命令的撤销与恢复。

其缺点是：可能产生大量具体命令类。因为计对每一个具体操作都需要设计一个具体命令类，这将增加系统的复杂性。

结构与实现

可以将系统中的相关操作抽象成命令，使调用者与实现者相关分离，其结构如下。

模式的结构

命令模式包含以下主要角色：

抽象命令类（Command）角色：声明执行命令的接口，拥有执行命令的抽象方法 execute()。
具体命令角色（Concrete Command）角色：是抽象命令类的具体实现类，它拥有接收者对象，并通过调用接收者的功能来完成命令要执行的操作。
实现者/接收者（Receiver）角色：执行命令功能的相关操作，是具体命令对象业务的真正实现者。
调用者/请求者（Invoker）角色：是请求的发送者，它通常拥有很多的命令对象，并通过访问命令对象来执行相关请求，它不直接访问接收者。

其结构图如图所示：

模式的实现

命令模式的代码如下：

class Program{  static void Main(string[] args) {  ICommand cmd=new ConcreteCommand();  Invoker ir=new Invoker(cmd);  Console.WriteLine("客户访问调用者的Call()方法...");  ir.Call();  Console.Read();   }}//调用者public class Invoker{ private ICommand command; public Invoker(ICommand command) {  this.command=command; } public void SetCommand(ICommand command) {  this.command=command; } public void Call() {  Console.WriteLine("调用者执行命令command...");  command.Execute(); }}//抽象命令public interface ICommand{ void Execute();}//具体命令public class ConcreteCommand : ICommand{ private Receiver receiver; public ConcreteCommand() {  receiver=new Receiver(); } public void Execute() {  receiver.Action(); }}//接收者public class Receiver{ public void Action() {  Console.WriteLine("接收者的Action()方法被调用..."); }}

程序的运行结果如下：

客户访问调用者的Call()方法...调用者执行命令command...接收者的Action()方法被调用...

应用场景

命令模式通常适用于以下场景：

当系统需要将请求调用者与请求接收者解耦时，命令模式使得调用者和接收者不直接交互。
当系统需要随机请求命令或经常增加或删除命令时，命令模式比较方便实现这些功能。
当系统需要执行一组操作时，命令模式可以定义宏命令来实现该功能。
当系统需要支持命令的撤销（Undo）操作和恢复（Redo）操作时，可以将命令对象存储起来，采用备忘录模式来实现。

扩展：组合命令模式

在软件开发中，有时将命令模式与前面学的组合模式联合使用，这就构成了宏命令模式，也叫组合命令模式。宏命令包含了一组命令，它充当了具体命令与调用者的双重角色，执行它时将递归调用它所包含的所有命令，其具体结构图如图所示：

程序代码如下：

class Program{  static void Main(string[] args) {  IAbstractCommand cmd1=new ConcreteCommand1();  IAbstractCommand cmd2=new ConcreteCommand2();  CompositeInvoker ir=new CompositeInvoker();  ir.Add(cmd1);  ir.Add(cmd2);  Console.WriteLine("客户访问调用者的Execute()方法...");  ir.Execute();  Console.Read();   }}//抽象命令public interface IAbstractCommand{ void Execute();}//树叶构件: 具体命令1public class ConcreteCommand1 : IAbstractCommand{ private CompositeReceiver receiver; public ConcreteCommand1() {  receiver=new CompositeReceiver(); } public void Execute() {    receiver.Action1(); }}//树叶构件: 具体命令2public class ConcreteCommand2 : IAbstractCommand{ private CompositeReceiver receiver; public ConcreteCommand2() {  receiver=new CompositeReceiver(); } public void Execute() {    receiver.Action2(); }}//树枝构件: 调用者public class CompositeInvoker : IAbstractCommand{ private List<IAbstractCommand> children = new List<IAbstractCommand>();  public void Add(IAbstractCommand c) {  children.Add(c); }  public void Remove(IAbstractCommand c) {  children.Remove(c); }  public IAbstractCommand GetChild(int i) {  return children[i]; }  public void Execute() {  foreach (var child in children)	 {   child.Execute();		 	 }   } }//接收者public class CompositeReceiver{ public void Action1() {  Console.WriteLine("接收者的Action1()方法被调用..."); } public void Action2() {  Console.WriteLine("接收者的Action2()方法被调用..."); }}

程序的运行结果如下：

客户访问调用者的Execute()方法...接收者的Action1()方法被调用...接收者的Action2()方法被调用...

当然，命令模式还可以同备忘录（Memento）模式组合使用，这样就变成了可撤销的命令模式，这将在后面介绍。

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