Android設計模式之——命令模式

一、介紹

命令模式（Command Pattern），是行為型設計模式之一。命令模式相對于其他的設計模式來說并沒有那么多的條條框框，其實它不是一個很”規范“的模式，不過，就是基于這一點，命令模式相對于其他的設計模式更為靈活多變。我們接觸比較多的命令模式個例無非就是程序菜單命令，如在操作系統中，我們點擊”關機“命令，系統就會執行一系列的操作，如先是暫停處理事件，保存系統的一些配置，然后結束程序進程，最后調用內核命令關閉計算機等，對于這一系列的命令，用戶不用去管，用戶只需點擊系統的關機按鈕即可完成如上一系列的命令。而我們的命令模式其實也與之相同，將一系列的方法調用封裝，用戶只需調用一個方法執行，那么所有這些被封裝的方法就會被挨個執行調用。

二、定義

將一個請求封裝成一個對象，從而讓用戶使用不同的請求把客戶端參數化；對請求排隊或者記錄請求日志，以及支持可撤銷的操作。

三、使用場景

  • 需要抽象出待執行的動作，然后以參數的形式提供出來——類似于過程設計中的回調機制，而命令模式正是回調機制的一個面向對象的替代品。

  • 在不同的時刻指定、排列和執行請求。一個命令對象可以有與初始請求無關的生存期。

  • 需要支持取消操作。

  • 支持修改日志功能，這樣當系統崩潰時，這些修改可以被重做一遍。

  • 需要支持事務操作。

四、命令模式的UML類圖

UML類圖：

這里寫圖片描述

通用模式代碼：

接收者類：

public class Receiver {/** 真正執行具體命令邏輯的方法*/public void action(){System.out.println("具體執行");}
}

抽象命令接口：

public interface Command {/** 執行具體操作的命令*/void excute();
}

具體命令類：

public class ConcreteCommand implements Command {private Receiver receiver;public ConcreteCommand(Receiver receiver) {this.receiver = receiver;}@Overridepublic void excute() {//調用接收者的相關方法來執行具體邏輯receiver.action();}
}

請求者類：

public class Invoker {private Command command;public Invoker(Command command) {this.command = command;}public void action(){//調用具體命令對象的相關方法，執行具體命令command.excute();}
}

客戶類：

public class Client {public static void main(String[] args) {//構造一個接收者對象Receiver receiver = new Receiver();//根據接收者對象構造一個命令對象Command command = new ConcreteCommand(receiver);//根據具體的對象構造請求者對象Invoker invoker = new Invoker(command);//執行請求方法invoker.action();}
}

角色介紹：

  • Receiver：接收者角色，該類負責具體實施或執行一個請求，說得通俗點就是，執行具體邏輯的角色，以本節開頭的”關機“命令操作為例，其接收者角色就是真正執行各項關機邏輯的底層代碼。任何一個類都可以成為一個接收者，而在接收者類中封裝具體操作邏輯的方法我們則稱為行動方法。

  • Command：命令角色，定義所有具體命令類的抽象接口。

  • ConcreteCommand：具體命令角色，該類實現了Command接口，在execute方法中調用接收者角色的相關方法，在接收者和命令執行的具體行為之間加以弱耦合。而execute則通常稱為執行方法，如本文開頭所述”關機“的操作實現，具體可能還包含很多相關的操作，比如保存數據、關閉文件、結束進程等，如果將這一系列具體的邏輯處理看作接收者，那么調用這些具體邏輯的方法就可以看作是執行方法。

  • Invoker：請求者角色，該類的職責就是調用命令對象執行具體的請求，相關的方法我們稱為行動方法，還是用”關機“為例，”關機“這個菜單命令一般就對應一個關機方法，我們點擊了”關機“命令后，由這個關機方法去調用具體的命令執行具體的邏輯，這里的”關機“對應的這個方法就可以看作是請求者。

  • Client：客戶端類，Client可以創建具體的命令對象，并且設置命令對象的接收者。Tips：不能把Clinet理解為我們平常說的客戶端，這里的Client是一個組裝命令對象和接受者對象的角色，或者你把它理解為一個裝配者。

五、簡單實現

以推箱子游戲為例，一般游戲中會有五個按鈕，分別是左移、右移、下移、上移和撤銷。那么玩游戲的人就是客戶端，五個按鈕就是調用者，執行具體按鈕命令的方法是命令角色。

接收者角色：

public class PushBox {/*** 執行向左命令 */public void toLeft(){System.out.println("向左");}/*** 執行向右命令 */public void toRight(){System.out.println("向右");}/*** 執行向下命令 */public void toDown(){System.out.println("向下");}/*** 執行向上命令 */public void toUp(){System.out.println("向上");}/*** 執行撤銷命令 */public void revoke(){System.out.println("撤銷");}
}

抽象命令接口：

public interface Command {/*** 命令執行方法*/void execute();/*** 獲取命令類型*/void getCommand();
}

具體命令者，左移命令類：

public class LeftCommand implements Command{//持有一個接受推箱子游戲對象的引用private PushBox pushBox;public LeftCommand(PushBox pushBox){this.pushBox = pushBox;}@Overridepublic void execute() {//調用具體命令pushBox.toLeft();}@Overridepublic void getCommand() {System.out.print("向左-->");}
}

具體命令者，右移命令類：

public class RightCommand implements Command{//持有一個接受推箱子游戲對象的引用private PushBox pushBox;public RightCommand(PushBox pushBox){this.pushBox = pushBox;}@Overridepublic void execute() {//調用具體命令pushBox.toRight();}@Overridepublic void getCommand() {System.out.print("向右-->");}
}

具體命令者，上移命令類：

public class UpCommand implements Command{//持有一個接受推箱子游戲對象的引用private PushBox pushBox;public UpCommand(PushBox pushBox){this.pushBox = pushBox;}@Overridepublic void execute() {//調用具體命令pushBox.toUp();}@Overridepublic void getCommand() {System.out.print("向上-->");}
}

具體命令者，下移命令類：

public class DownCommand implements Command{//持有一個接受推箱子游戲對象的引用private PushBox pushBox;public DownCommand(PushBox pushBox){this.pushBox = pushBox;}@Overridepublic void execute() {//調用具體命令pushBox.toDown();}@Overridepublic void getCommand() {System.out.print("向下-->");}
}

具體命令者，撤銷命令類：

public class RevokeCommand implements Command{//持有一個接受推箱子游戲對象的引用private PushBox pushBox;public RevokeCommand(PushBox pushBox){this.pushBox = pushBox;}@Overridepublic void execute() {//調用具體命令pushBox.revoke();;}@Overridepublic void getCommand() {}
}

請求者類，命令由按鈕發起：

public class Buttons {private LeftCommand leftCommand; //向左移動的命令對象引用private RightCommand rightCommand; //向右移動的命令對象引用private UpCommand upCommand; //向上移動的命令對象引用private DownCommand downCommand; //向下移動的命令對象引用private RevokeCommand revokeCommand; //撤銷命令對象引用private ArrayList<Command> commandList = new ArrayList<Command>();//用于記錄命令動作/*** 獲取執行命令*/public void getCommandList(){for(Command c : commandList){c.getCommand();}System.out.println("");}/*** 設置向左移動的命令對象* * @param leftCommand 向左移動的命令對象*/public void setLeftCommand(LeftCommand leftCommand){this.leftCommand = leftCommand;}/*** 設置向右移動的命令對象* * @param rightCommand 向右移動的命令對象*/public void setRightCommand(RightCommand rightCommand){this.rightCommand = rightCommand;}/*** 設置向上移動的命令對象* * @param upCommand 向上移動的命令對象*/public void setUpCommand(UpCommand upCommand){this.upCommand = upCommand;}/*** 設置向下移動的命令對象* * @param downCommand 向下移動的命令對象*/public void setDownCommand(DownCommand downCommand){this.downCommand = downCommand;}/*** 設置撤銷命令對象* * @param revokeCommand 撤銷命令對象*/public void setRevokeCommand(RevokeCommand revokeCommand){this.revokeCommand = revokeCommand;}/*** 按下向左按鈕 */public void toLeft(){leftCommand.execute();commandList.add(leftCommand);}/*** 按下向右按鈕 */public void toRight(){rightCommand.execute();commandList.add(rightCommand);}/*** 按下向上按鈕 */public void toUp(){upCommand.execute();commandList.add(upCommand);}/*** 按下向下按鈕 */public void toDown(){downCommand.execute();commandList.add(downCommand);}/*** 按下撤銷按鈕 */public void toRevoke(){revokeCommand.execute();commandList.remove(commandList.size()-1);}
}

客戶端調用：

public class Client {public static void main(String[] args) {//首先創建游戲PushBox pushBox = new PushBox();//根據游戲構造5種命令LeftCommand leftCommand = new LeftCommand(pushBox);RightCommand rightCommand = new RightCommand(pushBox);UpCommand upCommand = new UpCommand(pushBox);DownCommand downCommand = new DownCommand(pushBox);RevokeCommand revokeCommand = new RevokeCommand(pushBox);//按鈕可以執行不同命令Buttons buttons = new Buttons();buttons.setLeftCommand(leftCommand);buttons.setRightCommand(rightCommand);buttons.setUpCommand(upCommand);buttons.setDownCommand(downCommand);buttons.setRevokeCommand(revokeCommand);//執行操作buttons.toLeft();buttons.toDown();buttons.toDown();buttons.toRight();buttons.getCommandList();buttons.toRevoke();buttons.toUp();buttons.toLeft();buttons.toDown();buttons.toUp();buttons.getCommandList();}
}

執行結果：

向左
向下
向下
向右
向左-->向下-->向下-->向右-->
撤銷
向上
向左
向下
向上
向左-->向下-->向下-->向上-->向左-->向下-->向上-->

在這么長的代碼之后是不是覺得很煩瑣，明明可以很簡單的實現，如下：

public class Client {public static void main(String[] args) {//首先創建游戲PushBox pushBox = new PushBox();pushBox.toDown();pushBox.toRight();pushBox.toUp();}
}

其實設計模式有一個重要的原則：對修改關閉對擴展開放。如果使用如上的簡單方式，那么以后的修改只能去修改PushBox類，然后修改Client類，這顯然違反了這一原則。如果使用命令模式，那么Client類無需修改，只需要修改PushBox類的內部操作，Client類無需知道具體的內部實現。

六、Android源碼中的命令模式

1、PackageHandler

PackageManagerService中，其對包的相關消息處理右其內部類PackageHandler承擔，其將需要處理的請求作為對象通過消息傳遞給相關的方法，而對于包的安裝、移動以及包大小的測量則分別封裝為HandlerParams的具體子類InstallParams、MoveParams和MeasureParams。

源碼如下：

private abstract class HandlerParams {private static final int MAX_RETRIES = 4;/*** Number of times startCopy() has been attempted and had a non-fatal* error.*/private int mRetries = 0;final boolean startCopy() {boolean res;try {if (DEBUG_INSTALL) Slog.i(TAG, "startCopy");if (++mRetries > MAX_RETRIES) {Slog.w(TAG, "Failed to invoke remote methods on default container service. Giving up");mHandler.sendEmptyMessage(MCS_GIVE_UP);handleServiceError();return false;} else {handleStartCopy();res = true;}} catch (RemoteException e) {if (DEBUG_INSTALL) Slog.i(TAG, "Posting install MCS_RECONNECT");mHandler.sendEmptyMessage(MCS_RECONNECT);res = false;}handleReturnCode();return res;}final void serviceError() {if (DEBUG_INSTALL) Slog.i(TAG, "serviceError");handleServiceError();handleReturnCode();}abstract void handleStartCopy() throws RemoteException;abstract void handleServiceError();abstract void handleReturnCode();}

可以看出HandlerParams也是一個抽象命令者。

七、總結

優點：

  • 命令模式的封裝性很好，更弱的耦合性，更靈活的控制性以及更好的擴展性。

缺點：

  • 類的膨脹，大量衍生類的創建。

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