设计模式Python版 命令模式（下）
文章目录
- 前言
- 一、命令队列的实现
- 二、撤销操作的实现
- 三、请求日志
- 四、宏命令
前言
GOF设计模式分三大类：
- 创建型模式：关注对象的创建过程，包括单例模式、简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、原型模式和建造者模式。
- 结构型模式：关注类和对象之间的组合，包括适配器模式、桥接模式、组合模式、装饰模式、外观模式、享元模式和代理模式。
- 行为型模式：关注对象之间的交互，包括职责链模式、命令模式、解释器模式、迭代器模式、中介者模式、备忘录模式、观察者模式、状态模式、策略模式、模板方法模式和访问者模式。
如果还没有阅读第一部分，可以点击这里进行回顾：《设计模式Python版 命令模式（上）》。现在，继续第二部分。
一、命令队列的实现
命令队列
- 有时需要将多个请求排队。当一个请求发送者发送一个请求时，不止一个请求接收者产生响应，这些请求接收者将逐个执行业务方法，完成对请求的处理。此时，可以通过命令队列来实现。
- 命令队列的实现方法有多种形式，其中最常用、灵活性最好的一种方式是增加一个CommandQueue类。CommandQueue类负责存储多个命令对象，而不同的命令对象可以对应不同的请求接收者。
"""命令队列"""
class CmdQueue:
def __init__(self):
self.cmds: list[Cmd] = [] # 存储命令队列
def add_cmd(self, cmd: Cmd):
if cmd not in self.cmds:
self.cmds.append(cmd)
def remove_cmd(self, cmd: Cmd):
if cmd in self.cmds:
self.cmds.remove(cmd)
def execute(self):
# 调用每一个命令对象的execute()方法
for i in self.cmds:
i.execute()
"""请求发送者"""
class Invoker:
def __init__(self, cmd_queue: CmdQueue):
self.cmd_queue = cmd_queue # CmdQueue的引用
def call(self):
self.cmd_queue.execute()
- 命令队列与批处理有点类似。批处理，顾名思义，可以对一组对象（命令）进行批量处理，当一个发送者发送请求后，将有一系列接收者对请求做出响应。命令队列可以用于设计批处理应用程序。
二、撤销操作的实现
在命令模式中，可以通过调用一个命令对象的execute（）方法来实现对请求的处理。如果需要撤销（Undo）请求，可通过在命令类中增加一个逆向操作来实现。
- 示例：一个简易计算器，该计算器可以实现简单的数学运算，还可以对运算实施撤销操作。
- 计算器界面类CalculatorForm充当请求发送者，实现数据求和功能的加法类Adder充当请求接收者，界面类可间接调用加法类中的add（）方法实现加法运算，并且提供可撤销加法运算的undo（）方法。
- 由于没有保存命令对象的历史状态，只能实现一步撤销操作。
"""请求发送者"""
class CalculatorForm:
def __init__(self):
self.cmd: AbstractCmd = None
def compute(self, value: int):
i = self.cmd.execute(value)
print(f"执行运算，运算结果为：{i}")
def undo(self):
i = self.cmd.undo()
print(f"执行撤销，运算结果为：{i}")
"""请求接收者"""
class Adder:
def __init__(self):
self.num = 0 # 初始值为0
def add(self, value: int) -> int:
# 每次将传入的值与num作加法运算，再将结果返回
self.num += value
return self.num
"""抽象命令类"""
class AbstractCmd:
# 执行方法
def execute(self, value: int) -> int:
raise NotImplementedError
# 撤销方法
def undo(self) -> int:
raise NotImplementedError
"""具体命令类"""
class AddCmd(AbstractCmd):
def __init__(self):
self.adder = Adder()
def execute(self, value):
# 调用加法类的加法操作
self.value = value
return self.adder.add(value)
def undo(self):
# 通过加一个相反数来实现加法的逆向操作
return self.adder.add(-self.value)
- 客户端代码
form = CalculatorForm()
cmd: AbstractCmd = AddCmd()
form.cmd = cmd
form.compute(10)
form.compute(5)
form.compute(10)
form.undo()
- 输出结果
执行运算，运算结果为：10
执行运算，运算结果为：15
执行运算，运算结果为：25
执行撤销，运算结果为：15
三、请求日志
请求日志就是将请求的历史记录保存下来，通常以日志文件（Log File）的形式永久存储在计算机中。
- 很多系统都提供了日志文件，例如Windows日志文件、Oracle日志文件等。请求日志文件常用功能如下：
- 一旦系统发生故障，日志文件可以为系统提供一种恢复机制。
- 请求日志也可以用于实现批处理。
- 可以将命令队列中的所有命令对象都存储在一个日志文件中。每执行一个命令则从日志文件中删除一个对应的命令对象，防止因为断电或者系统重启等原因造成请求丢失。而且可以避免重新发送全部请求时造成某些命令的重复执行。
- 在实现请求日志时，可以将命令对象通过序列化写到日志文件中
示例：将对网站配置文件的操作请求记录在日志文件中，如果网站重新部署，只需要执行保存在日志文件中的命令对象即可修改配置文件。
from pathlib import Path
import pickle
"""请求发送者"""
class ConfigSettingWindow:
# 配置文件设置窗口
def __init__(self):
self.cmds: list[Cmd] = [] # 存储每一次操作时的命令对象
self.cmd: Cmd = None
def call(self, args):
# 执行配置文件修改命令，同时将命令对象添加到命令集合中
self.cmd.execute(args)
self.cmds.append(self.cmd)
def save(self):
# 将命令集合写入日志文件
FileUtil.write_cmds(self.cmds)
def recover(self):
# 从日志文件中提取命令集合，并遍历调用每一个命令对象的execute()方法来实现配置文件的重新设置
cmds = FileUtil.read_cmds()
for i in cmds:
i.execute(i.args)
"""请求接收者"""
class ConfigOperator:
# 配置文件操作
def insert(self, args: str):
print(f"增加新节点：{args}")
def modify(self, args: str):
print(f"修改节点：{args}")
def delete(self, args: str):
print(f"删除节点：{args}")
"""抽象命令类"""
class Cmd:
def __init__(self, name: str):
self.name = name
self.config_operator: ConfigOperator = None # 请求接收者对象的引用
self.args = None
def execute(self, args):
raise NotImplementedError
"""具体命令类"""
class InsertCmd(Cmd):
# 增加
def __init__(self, name):
super().__init__(name)
def execute(self, args):
self.args = args
self.config_operator.insert(args)
class ModifyCmd(Cmd):
# 修改
def __init__(self, name):
super().__init__(name)
def execute(self, args):
self.args = args
self.config_operator.modify(args)
class DeleteCmd(Cmd):
# 删除
def __init__(self, name):
super().__init__(name)
def execute(self, args):
self.args = args
self.config_operator.delete(args)
"""工具类：文件操作"""
class FileUtil:
@staticmethod
def write_cmds(cmds: list[Cmd]):
# 将命令集合写入日志文件
try:
file = Path("command_config.log")
contents = pickle.dumps(cmds)
file.write_bytes(contents)
except Exception as e:
print("命令保存失败！")
print(e)
@staticmethod
def read_cmds() -> list[Cmd]:
# 从日志文件中提取命令集合
try:
file = Path("command_config.log")
contents = file.read_bytes()
cmds = pickle.loads(contents)
return cmds
except Exception as e:
print("命令读取失败！")
print(e)
- 客户端代码
if __name__ == "__main__":
csw = ConfigSettingWindow() # 定义请求发送者
co = ConfigOperator() # 定义请求接收者
# 4次对配置文件进行更必
cmd = InsertCmd("增加")
cmd.config_operator = co
csw.cmd = cmd
csw.call("网站首页")
cmd = InsertCmd("增加")
cmd.config_operator = co
csw.cmd = cmd
csw.call("端口号")
cmd = ModifyCmd("修改")
cmd.config_operator = co
csw.cmd = cmd
csw.call("网站首页")
cmd = ModifyCmd("修改")
cmd.config_operator = co
csw.cmd = cmd
csw.call("端口号")
print("#" * 20)
print("保存配置")
csw.save()
print("#" * 20)
print("恢复配置")
csw.recover()
- 输出结果
增加新节点：网站首页
增加新节点：端口号
修改节点：网站首页
修改节点：端口号
####################
保存配置
####################
恢复配置
增加新节点：网站首页
增加新节点：端口号
修改节点：网站首页
修改节点：端口号
四、宏命令
宏命令
- 宏命令（Macro Command）又称为组合命令，它是组合模式和命令模式联用的产物。
- 宏命令是一个具体命令类，它拥有一个集合属性，在该集合中包含了对其他命令对象的引用。
- 当调用宏命令的execute（）方法时，将递归调用它所包含的每个成员命令的execute（）方法。一个宏命令的成员可以是简单命令，还可以继续是宏命令。
- 执行一个宏命令将触发多个具体命令的执行，从而实现对命令的批处理。
- 宏命令结构图如下
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