Java行为型模式---命令模式

命令模式基础概念

命令模式（Command Pattern）是一种行为型设计模式，其核心思想是将请求封装为一个对象，从而使你可以用不同的请求对客户进行参数化，对请求排队或记录请求日志，以及支持可撤销的操作。命令模式将发起请求的对象（调用者）和执行请求的对象（接收者）解耦，通过命令对象作为中间层来协调两者。

命令模式的核心组件

1. 命令接口（Command） - 定义执行操作的接口，通常包含execute()方法。
2. 具体命令（ConcreteCommand） - 实现命令接口，持有接收者的引用，并调用接收者的相应方法。
3. 接收者（Receiver） - 知道如何执行与请求相关的操作，负责具体业务逻辑。
4. 调用者（Invoker） - 持有命令对象，触发命令的执行，不直接与接收者交互。
5. 客户端（Client） - 创建具体命令对象并设置接收者，将命令对象传递给调用者。

命令模式的实现

下面通过一个简单的遥控器示例展示命令模式的实现：

// 1. 命令接口
interface Command {void execute();void undo();  // 可选：支持撤销操作
}// 2. 接收者 - 电灯
class Light {public void on() {System.out.println("Light is on");}public void off() {System.out.println("Light is off");}
}// 3. 具体命令 - 开灯命令
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();  // 调用接收者的方法}@Overridepublic void undo() {light.off();  // 撤销操作：调用相反的方法}
}// 4. 具体命令 - 关灯命令
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. 调用者 - 遥控器
class RemoteControl {private Command command;  // 持有命令对象public void setCommand(Command command) {this.command = command;}public void pressButton() {command.execute();  // 触发命令执行}public void pressUndoButton() {command.undo();  // 触发命令撤销}
}// 6. 客户端代码
public class CommandPatternClient {public static void main(String[] args) {// 创建接收者Light light = new Light();// 创建具体命令并关联接收者Command lightOn = new LightOnCommand(light);Command lightOff = new LightOffCommand(light);// 创建调用者RemoteControl remote = new RemoteControl();// 设置命令并执行remote.setCommand(lightOn);remote.pressButton();  // 输出：Light is onremote.setCommand(lightOff);remote.pressButton();  // 输出：Light is off// 使用撤销功能remote.pressUndoButton();  // 输出：Light is on}
}

命令模式的扩展应用

1. 宏命令（Macro Command） - 组合多个命令，实现批处理：

   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. 命令队列 - 实现请求的排队和异步执行：

   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 - 记录命令历史，支持系统恢复：

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

命令模式的应用场景

1. 撤销 / 重做功能 - 如文本编辑器、图形设计工具的撤销操作
2. 事务管理 - 数据库操作的批处理和回滚机制
3. 任务队列 - 异步任务的调度和执行
4. 远程调用 - 将请求封装为命令对象进行网络传输
5. 菜单系统 - GUI 应用中的菜单命令，如 "复制"、"粘贴" 等
6. 权限控制 - 通过命令对象控制对资源的访问权限

命令模式的优缺点

优点：

• 解耦调用者和接收者 - 调用者无需知道接收者的细节，降低耦合度
• 支持撤销操作 - 通过实现undo()方法可以轻松支持撤销功能
• 支持命令队列 - 可以将命令对象存储在队列中实现异步执行
• 符合开闭原则 - 可以轻松添加新的命令类，无需修改现有代码
• 支持日志和事务 - 可以记录命令日志，实现事务管理和系统恢复

缺点：

• 类数量增加 - 每个具体命令都需要一个类，可能导致类爆炸
• 实现复杂度 - 对于简单操作，使用命令模式可能过于繁琐
• 命令状态管理 - 如果命令需要维护状态（如参数），可能增加设计复杂度
• 性能开销 - 封装命令对象会带来额外的性能开销，尤其是简单操作

使用命令模式的注意事项

1. 合理设计命令接口 - 根据需求确定命令接口的方法，通常至少包含execute()
2. 考虑命令的粒度 - 命令粒度不宜过大或过小，应根据业务逻辑合理划分
3. 处理撤销操作 - 如果需要支持撤销，确保命令的undo()方法正确恢复状态
4. 避免过度使用 - 对于简单的请求 - 响应场景，无需使用命令模式
5. 命令的生命周期管理 - 注意命令对象的生命周期，避免内存泄漏
6. 结合其他模式 - 命令模式常与工厂模式结合创建命令对象，与观察者模式结合实现事件通知

总结

命令模式通过将请求封装为对象，实现了请求的发送者和接收者之间的解耦，使系统更具灵活性和可扩展性。它支持命令的排队、记录、撤销等功能，广泛应用于需要处理多种请求、支持撤销操作或异步执行的场景。在实际开发中，命令模式常用于 GUI 系统、事务管理、任务调度等领域。合理使用命令模式可以提高代码的可维护性和复用性，但需要注意控制类的数量和实现复杂度。