命令模式基礎概念

命令模式（Command Pattern）是一種行為型設計模式，其核心思想是將請求封裝為一個對象，從而使你可以用不同的請求對客戶進行參數化，對請求排隊或記錄請求日志，以及支持可撤銷的操作。命令模式將發起請求的對象（調用者）和執行請求的對象（接收者）解耦，通過命令對象作為中間層來協調兩者。

命令模式的核心組件

1. 命令接口（Command）?- 定義執行操作的接口，通常包含execute()方法。
2. 具體命令（ConcreteCommand）?- 實現命令接口，持有接收者的引用，并調用接收者的相應方法。
3. 接收者（Receiver）?- 知道如何執行與請求相關的操作，負責具體業務邏輯。
4. 調用者（Invoker）?- 持有命令對象，觸發命令的執行，不直接與接收者交互。
5. 客戶端（Client）?- 創建具體命令對象并設置接收者，將命令對象傳遞給調用者。

命令模式的實現

下面通過一個簡單的遙控器示例展示命令模式的實現：

// 1. 命令接口
interface Command {void execute();void undo();  // 可選：支持撤銷操作
}// 2. 接收者 - 電燈
class Light {public void on() {System.out.println("Light is on");}public void off() {System.out.println("Light is off");}
}// 3. 具體命令 - 開燈命令
class LightOnCommand implements Command {private Light light;  // 持有接收者的引用public LightOnCommand(Light light) {this.light = light;}@Overridepublic void execute() {light.on();  // 調用接收者的方法}@Overridepublic void undo() {light.off();  // 撤銷操作：調用相反的方法}
}// 4. 具體命令 - 關燈命令
class LightOffCommand implements Command {private Light light;public LightOffCommand(Light light) {this.light = light;}@Overridepublic void execute() {light.off();}@Overridepublic void undo() {light.on();}
}// 5. 調用者 - 遙控器
class RemoteControl {private Command command;  // 持有命令對象public void setCommand(Command command) {this.command = command;}public void pressButton() {command.execute();  // 觸發命令執行}public void pressUndoButton() {command.undo();  // 觸發命令撤銷}
}// 6. 客戶端代碼
public class CommandPatternClient {public static void main(String[] args) {// 創建接收者Light light = new Light();// 創建具體命令并關聯接收者Command lightOn = new LightOnCommand(light);Command lightOff = new LightOffCommand(light);// 創建調用者RemoteControl remote = new RemoteControl();// 設置命令并執行remote.setCommand(lightOn);remote.pressButton();  // 輸出：Light is onremote.setCommand(lightOff);remote.pressButton();  // 輸出：Light is off// 使用撤銷功能remote.pressUndoButton();  // 輸出：Light is on}
}

命令模式的擴展應用

1. 宏命令（Macro Command）?- 組合多個命令，實現批處理：

   class MacroCommand implements Command {private Command[] commands;public MacroCommand(Command[] commands) {this.commands = commands;}@Overridepublic void execute() {for (Command cmd : commands) {cmd.execute();}}@Overridepublic void undo() {for (Command cmd : commands) {cmd.undo();}}
   }
   

2. 命令隊列?- 實現請求的排隊和異步執行：

   class CommandQueue {private Queue<Command> queue = new LinkedList<>();public void addCommand(Command command) {queue.add(command);}public void executeAll() {while (!queue.isEmpty()) {queue.poll().execute();}}
   }
   

3. 日志命令?- 記錄命令歷史，支持系統恢復：

   class Logger {public void logCommand(Command command) {// 將命令寫入日志文件System.out.println("Logging command: " + command.getClass().getName());}
   }
   

命令模式的應用場景

1. 撤銷 / 重做功能?- 如文本編輯器、圖形設計工具的撤銷操作
2. 事務管理?- 數據庫操作的批處理和回滾機制
3. 任務隊列?- 異步任務的調度和執行
4. 遠程調用?- 將請求封裝為命令對象進行網絡傳輸
5. 菜單系統?- GUI 應用中的菜單命令，如 "復制"、"粘貼" 等
6. 權限控制?- 通過命令對象控制對資源的訪問權限

命令模式的優缺點

優點：

• 解耦調用者和接收者?- 調用者無需知道接收者的細節，降低耦合度
• 支持撤銷操作?- 通過實現undo()方法可以輕松支持撤銷功能
• 支持命令隊列?- 可以將命令對象存儲在隊列中實現異步執行
• 符合開閉原則?- 可以輕松添加新的命令類，無需修改現有代碼
• 支持日志和事務?- 可以記錄命令日志，實現事務管理和系統恢復

缺點：

• 類數量增加?- 每個具體命令都需要一個類，可能導致類爆炸
• 實現復雜度?- 對于簡單操作，使用命令模式可能過于繁瑣
• 命令狀態管理?- 如果命令需要維護狀態（如參數），可能增加設計復雜度
• 性能開銷?- 封裝命令對象會帶來額外的性能開銷，尤其是簡單操作

使用命令模式的注意事項

1. 合理設計命令接口?- 根據需求確定命令接口的方法，通常至少包含execute()
2. 考慮命令的粒度?- 命令粒度不宜過大或過小，應根據業務邏輯合理劃分
3. 處理撤銷操作?- 如果需要支持撤銷，確保命令的undo()方法正確恢復狀態
4. 避免過度使用?- 對于簡單的請求 - 響應場景，無需使用命令模式
5. 命令的生命周期管理?- 注意命令對象的生命周期，避免內存泄漏
6. 結合其他模式?- 命令模式常與工廠模式結合創建命令對象，與觀察者模式結合實現事件通知

總結

命令模式通過將請求封裝為對象，實現了請求的發送者和接收者之間的解耦，使系統更具靈活性和可擴展性。它支持命令的排隊、記錄、撤銷等功能，廣泛應用于需要處理多種請求、支持撤銷操作或異步執行的場景。在實際開發中，命令模式常用于 GUI 系統、事務管理、任務調度等領域。合理使用命令模式可以提高代碼的可維護性和復用性，但需要注意控制類的數量和實現復雜度。