一、 命令(Command)模式
命令(Command)模式属于对象的行为模式【GOF95】。命令模式又称为行动(Action)模式或交易(Transaction)模式。命令模式把一个请求或者操作封装到一个对象中。命令模式允许系统使用不同的请求把客户端参数化,对请求排队或者记录请求日志,可以提供命令的撤销和恢复功能。
命令模式是对命令的封装。命令模式把发出命令的责任和执行命令的责任分割开,委派给不同的对象。
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。
二、 命令模式的结构
命令模式的类图如下:
命令模式涉及到五个角色,它们分别是:
- 客户(Client)角色:创建了一个具体命令(ConcreteCommand)对象并确定其接收者。
- 命令(Command)角色:声明了一个给所有具体命令类的抽象接口。这是一个抽象角色。
- 具体命令(ConcreteCommand)角色:定义一个接受者和行为之间的弱耦合;实现Execute()方法,负责调用接收考的相应操作。Execute()方法通常叫做执方法。
- 请求者(Invoker)角色:负责调用命令对象执行请求,相关的方法叫做行动方法。
- 接收者(Receiver)角色:负责具体实施和执行一个请求。任何一个类都可以成为接收者,实施和执行请求的方法叫做行动方法。
三、 命令模式的示意性源代码
// Command pattern — Structural example
using System;
// “Command”
abstract class Command
{
// Fields
protected Receiver receiver;
// Constructors
public Command( Receiver receiver )
{
this.receiver = receiver;
}
// Methods
abstract public void Execute();
}
// “ConcreteCommand”
class ConcreteCommand : Command
{
// Constructors
public ConcreteCommand( Receiver receiver ) :
base ( receiver ) {}
// Methods
public override void Execute()
{
receiver.Action();
}
}
// “Receiver”
class Receiver
{
// Methods
public void Action()
{
Console.WriteLine(“Called Receiver.Action()“);
}
}
// “Invoker”
class Invoker
{
// Fields
private Command command;
// Methods
public void SetCommand( Command command )
{
this.command = command;
}
public void ExecuteCommand()
{
command.Execute();
}
}
/**//// <summary>
/// Client test
/// </summary>
public class Client
{
public static void Main( string[] args )
{
// Create receiver, command, and invoker
Receiver r = new Receiver();
Command c = new ConcreteCommand( r );
Invoker i = new Invoker();
// Set and execute command
i.SetCommand(c);
i.ExecuteCommand();
}
}
四、 玉帝传美猴王上天
命令模式不是新的发明,在美猴王大闹天宫之前就有了。那时玉帝命令太白金星召美猴王上天:”金星径入(水帘洞)当中,面南立定道:’我是西方太白金星,奉玉帝招安圣旨,下界请你上大,拜受仙录。'”玉帝是系统的客户端,太白金星是命令的发出者,猴王是命令的接收者,圣旨就是命令。玉帝的这一道命令就是要求猴王到上界报到。玉帝只管发出命令,而不管命令是怎样传达到美猴王的。太白金星负责将圣旨传到,可是美猴王怎么执行圣旨、何时执行圣旨是美猴王自己的事。果不然,个久美猴王就大闹了天宫。
这个模拟系统的设计如下:
五、 命令模式的实现
首先命令应当”重”一些还是”轻”一些。在不同的情况下,可以做不同的选择。如果把命令设计得”轻”,那么它只是提供了一个请求者和接收者之间的耦合而己,命令代表请求者实现请求。
相反,如果把命令设计的”重”,那么它就应当实现所有的细节,包括请求所代表的操作,而不再需要接收者了。当一个系统没有接收者时,就可以采用这种做法。
更常见的是处于最”轻”和最”重”的两个极端之间时情况。命令类动态地决定调用哪一个接收者类。
其次是否支持undo和redo。如果一个命令类提供一个方法,比如叫unExecute(),以恢复其操作的效果,那么命令类就可以支持undo和redo。具体命令类需要存储状态信息,包括:
1. 接收者对象实际上实施请求所代表的操作;
2. 对接收者对象所作的操作所需要的参数;
3. 接收者类的最初的状态。接收者必须提供适当的方法,使命令类可以通过调用这个方法,以便接收者类恢复原有状态。
如果只需要提供一层的undo和redo,那么系统只需要存储最后被执行的那个命令对象。如果需要支持多层的undo和redo,那么系统就需要存储曾经被执行过的命令的清单,清单能允许的最大的长度便是系统所支持的undo和redo的层数。沿着清单逆着执行清单上的命令的反命令(unExecute())便是undo;沿着清单顺着执行清单上的命令便是redo。
六、 命令模式的实际应用案例
下面的代码使用命令模式演示了一个简单的计算器,并允许执行undo与redo。注意:”operator”在C#中是关键词,所以在前面添加一个”@”将其变为标识符。
// Command pattern — Real World example
using System;
using System.Collections;
// “Command”
abstract class Command
{
// Methods
abstract public void Execute();
abstract public void UnExecute();
}
// “ConcreteCommand”
class CalculatorCommand : Command
{
// Fields
char @operator;
int operand;
Calculator calculator;
// Constructor
public CalculatorCommand( Calculator calculator,
char @operator, int operand )
{
this.calculator = calculator;
this.@operator = @operator;
this.operand = operand;
}
// Properties
public char Operator
{
set{ @operator = value; }
}
public int Operand
{
set{ operand = value; }
}
// Methods
override public void Execute()
{
calculator.Operation( @operator, operand );
}
override public void UnExecute()
{
calculator.Operation( Undo( @operator ), operand );
}
// Private helper function
private char Undo( char @operator )
{
char undo = ‘ ‘;
switch( @operator )
{
case ‘+‘: undo = ‘–‘; break;
case ‘–‘: undo = ‘+‘; break;
case ‘*‘: undo = ‘/‘; break;
case ‘/‘: undo = ‘*‘; break;
}
return undo;
}
}
// “Receiver”
class Calculator