技术成神之路：设计模式（二十二）命令模式

介绍

命令模式（Command Pattern）是一种行为设计模式，允许将请求（命令）封装为对象，从而使您可以使用不同的请求、队列或记录请求日志，以及支持可撤销操作。

1. 定义

命令模式将一个请求封装为一个对象，从而能够参数化其他对象以便于请求的发起、排队或日志记录。

2. 主要作用

• 将请求调用者与请求接收者解耦。
• 支持请求的排队和日志记录。
• 支持可撤销操作。

3.解决的问题

命令模式主要解决的是请求的发送者和接收者之间的紧耦合。通过将请求封装为对象，命令模式能够灵活地设计和扩展请求的处理。

4.模式原理

包含角色：

1. 命令接口（Command）： 定义执行命令的接口。
2. 具体命令类（ConcreteCommand）： 实现命令接口，定义与接收者之间的绑定。
3. 接收者（Receiver）： 知道如何执行与某个请求相关的操作。
4. 调用者（Invoker）： 持有命令对象并在需要时调用它。

UML类图：

示例代码：
通过Command接口和具体命令类实现了对请求的封装，RemoteControl类可以通过调用不同的命令来触发不同的行为。

// 命令接口
interface Command {
    void execute();
    void undo();
}

// 命令接收者
class Light {
    public void on() {
        System.out.println("Light is ON");
    }

    public void off() {
        System.out.println("Light is OFF");
    }
}

// 具体命令类
class LightOnCommand implements Command {
    private Light light;

    public LightOnCommand(Light light) {
        this.light = light;
    }

    @Override
    public void execute() {
        light.on();
    }

    @Override
    public void undo() {
        light.off();
    }
}

class LightOffCommand implements Command {
    private Light light;

    public LightOffCommand(Light light) {
        this.light = light;
    }

    @Override
    public void execute() {
        light.off();
    }

    @Override
    public void undo() {
        light.on();
    }
}

// 命令调用者
class RemoteControl {
    private Command command;

    public void setCommand(Command command) {
        this.command = command;
    }

    public void pressButton() {
        command.execute();
    }

    public void pressUndo() {
        command.undo();
    }
}

调用

public class CommandPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Light light = new Light();

        Command lightOn = new LightOnCommand(light);
        Command lightOff = new LightOffCommand(light);

        RemoteControl remote = new RemoteControl();

        remote.setCommand(lightOn);
        remote.pressButton();
        remote.pressUndo();

        remote.setCommand(lightOff);
        remote.pressButton();
        remote.pressUndo();
    }
}

打印输出

Light is ON
Light is OFF
Light is OFF
Light is ON

命令模式可能理解起来稍微麻烦一些，毕竟角色比较多，将示例代码和上面UML类图结合起来看，会更容易理解。

看到这个模式，让我想起了之前做过的一个项目，需要上位机和下位机或蓝牙模块不停的进行通信，接收和发送实时数据，指令要根据具体协议进行传输，都是字节数组，指令是按帧进行传输的，一条指令本身包括长度，校验和，头字节，尾字节等关键信息，附加的信息还有发送间隔，指令类型如485 或 232等，为了统一管理这些指令，就统一提取了命令接口。

为了防止指令发送顺序，使用到了队列，不停地喂数据，发送线程不停地取数据，这里的数据就是一个一个的具体命令对象，将命令取出来后，根据其内部信息，再判断是向下位机发送还是蓝牙模块发送，突然发现命令模式好像专门因这个场景而诞生的，哈哈哈。

多说两句，管理和发送不同协议的指令还不算太难，难的是通过一个数据接收类，统一接收并区别不同的指令，然后在不同的地方处理才是最难的，少则有两个不同协议，多则三个或以上，它们发过来都是一段字节数据，有可能是完整的指令，有可能只是一段指令，你不知道它是哪个协议的，只能将数据放到一个很大的字节数组中，供后续拼接，然后再不停的校验，而且要做到毫秒级提取，慢一点存放字节容器就会爆满，每种协议都有自己单独的校验方式，奇校验、偶校验、累加和，异或… 光是听到都头大，最后将领导写的初版代码，优化、验证、重写了无数遍，才完全理解，最后将领导的代码删了，使用了我的版本(可以平替，支持更多校验方式，更容易理解的代码)，哈哈哈哈，一个能吹nb的功能。

说的有点多了，但那段回忆，一下就上来了，不吐不快。

5.优缺点

优点：

• 降低了系统的耦合度。
• 增强了系统的灵活性和可扩展性。
• 可以很方便地添加新的命令。

缺点：

• 需要创建许多类，增加了系统的复杂性。
• 如果命令过多，可能会导致系统的可维护性降低。

6.应用场景

• 界面菜单系统。
• 实现Undo/Redo功能。
• 请求需要排队的场景。

7.总结

命令模式通过将请求封装为对象，提供了灵活的请求处理方式。它有助于实现请求的解耦、可撤销操作和请求日志。尽管它增加了类的数量，但在需要复杂请求处理的系统中，它的优势是显而易见的。