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命令模式


GOLANG ROADMAP

# 1.1 模式动机

在软件设计中,我们经常需要向某些对象发送请求,但是并不知道请求的接收者是谁,也不知道被请求的操作是哪个,我们只需在程序运行时指定具体的请求接收者即可,此时,可以使用命令模式来进行设计,使得请求发送者与请求接收者消除彼此之间的耦合,让对象之间的调用关系更加灵活。

命令模式可以对发送者和接收者完全解耦,发送者与接收者之间没有直接引用关系,发送请求的对象只需要知道如何发送请求,而不必知道如何完成请求。这就是命令模式的模式动机。

# 1.2 模式定义

命令模式(Command Pattern):将一个请求封装为一个对象,从而使我们可用不同的请求对客户进行参数化;对请求排队或者记录请求日志,以及支持可撤销的操作。命令模式是一种对象行为型模式,其别名为动作(Action)模式或事务(Transaction)模式。

# 1.3 模式结构

命令模式包含如下角色:

  • Command: 抽象命令类
  • ConcreteCommand: 具体命令类
  • Invoker: 调用者
  • Receiver: 接收者
  • Client:客户类../_images/Command.jpg

# 1.4 时序图


../_images/seq_Command.jpg

# 1.5 模式分析

命令模式的本质是对命令进行封装,将发出命令的责任和执行命令的责任分割开。

  • 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。
  • 命令模式使请求本身成为一个对象,这个对象和其他对象一样可以被存储和传递。
  • 命令模式的关键在于引入了抽象命令接口,且发送者针对抽象命令接口编程,只有实现了抽象命令接口的具体命令才能与接收者相关联。

# 1.6 实例

实例一:电视机遥控器

  • 电视机是请求的接收者,遥控器是请求的发送者,遥控器上有一些按钮,不同的按钮对应电视机的不同操作。抽象命令角色由一个命令接口来扮演,有三个具体的命令类实现了抽象命令接口,这三个具体命令类分别代表三种操作:打开电视机、关闭电视机和切换频道。显然,电视机遥控器就是一个典型的命令模式应用实例。../_images/Command_eg.jpg 时序图: ../_images/seq_Command_eg.jpg

# 1.7 优点

命令模式的优点

  • 降低系统的耦合度。
  • 新的命令可以很容易地加入到系统中。
  • 可以比较容易地设计一个命令队列和宏命令(组合命令)。
  • 可以方便地实现对请求的Undo和Redo。

# 1.8 缺点

命令模式的缺点

  • 使用命令模式可能会导致某些系统有过多的具体命令类。因为针对每一个命令都需要设计一个具体命令类,因此某些系统可能需要大量具体命令类,这将影响命令模式的使用。

# 1.9 适用环境

在以下情况下可以使用命令模式:

  • 系统需要将请求调用者和请求接收者解耦,使得调用者和接收者不直接交互。
  • 系统需要在不同的时间指定请求、将请求排队和执行请求。
  • 系统需要支持命令的撤销(Undo)操作和恢复(Redo)操作。
  • 系统需要将一组操作组合在一起,即支持宏命令

# 1.10 模式应用

很多系统都提供了宏命令功能,如UNIX平台下的Shell编程,可以将多条命令封装在一个命令对象中,只需要一条简单的命令即可执行一个命令序列,这也是命令模式的应用实例之一。

# 1.11 模式扩展

宏命令又称为组合命令,它是命令模式和组合模式联用的产物。

-宏命令也是一个具体命令,不过它包含了对其他命令对象的引用,在调用宏命令的execute()方法时,将递归调用它所包含的每个成员命令的execute()方法,一个宏命令的成员对象可以是简单命令,还可以继续是宏命令。执行一个宏命令将执行多个具体命令,从而实现对命令的批处理。

# 1.12 Go语言实现

命令模式本质是把某个对象的方法调用封装到对象中,方便传递、存储、调用。

示例中把主板单中的启动(start)方法和重启(reboot)方法封装为命令对象,再传递到主机(box)对象中。于两个按钮进行绑定:

  • 第一个机箱(box1)设置按钮1(button1) 为开机按钮2(button2)为重启。
  • 第二个机箱(box1)设置按钮2(button2) 为开机按钮1(button1)为重启。

从而得到配置灵活性。

除了配置灵活外,使用命令模式还可以用作:

  • 批处理
  • 任务队列
  • undo, redo

等把具体命令封装到对象中使用的场合

# command.go

package command

import "fmt"

type Command interface {
    Execute()
}

type StartCommand struct {
    mb *MotherBoard
}

func NewStartCommand(mb *MotherBoard) *StartCommand {
    return &StartCommand{
        mb: mb,
    }
}

func (c *StartCommand) Execute() {
    c.mb.Start()
}

type RebootCommand struct {
    mb *MotherBoard
}

func NewRebootCommand(mb *MotherBoard) *RebootCommand {
    return &RebootCommand{
        mb: mb,
    }
}

func (c *RebootCommand) Execute() {
    c.mb.Reboot()
}

type MotherBoard struct{}

func (*MotherBoard) Start() {
    fmt.Print("system starting\n")
}

func (*MotherBoard) Reboot() {
    fmt.Print("system rebooting\n")
}

type Box struct {
    button1 Command
    button2 Command
}

func NewBox(button1, button2 Command) *Box {
    return &Box{
        button1: button1,
        button2: button2,
    }
}

func (b *Box) PressButton1() {
    b.button1.Execute()
}

func (b *Box) PressButton2() {
    b.button2.Execute()
}
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# command_test.go

package command

func ExampleCommand() {
    mb := &MotherBoard{}
    startCommand := NewStartCommand(mb)
    rebootCommand := NewRebootCommand(mb)

    box1 := NewBox(startCommand, rebootCommand)
    box1.PressButton1()
    box1.PressButton2()

    box2 := NewBox(rebootCommand, startCommand)
    box2.PressButton1()
    box2.PressButton2()
    // Output:
    // system starting
    // system rebooting
    // system rebooting
    // system starting
}
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# 1.13 总结

  • 在命令模式中,将一个请求封装为一个对象,从而使我们可用不同的请求对客户进行参数化;对请求排队或者记录请求日志,以及支持可撤销的操作。命令模式是一种对象行为型模式,其别名为动作模式或事务模式。
  • 命令模式包含四个角色:抽象命令类中声明了用于执行请求的execute()等方法,通过这些方法可以调用请求接收者的相关操作;具体命令类是抽象命令类的子类,实现了在抽象命令类中声明的方法,它对应具体的接收者对象,将接收者对象的动作绑定其中;调用者即请求的发送者,又称为请求者,它通过命令对象来执行请求;接收者执行与请求相关的操作,它具体实现对请求的业务处理。
  • 命令模式的本质是对命令进行封装,将发出命令的责任和执行命令的责任分割开。命令模式使请求本身成为一个对象,这个对象和其他对象一样可以被存储和传递。
  • 命令模式的主要优点在于降低系统的耦合度,增加新的命令很方便,而且可以比较容易地设计一个命令队列和宏命令,并方便地实现对请求的撤销和恢复;其主要缺点在于可能会导致某些系统有过多的具体命令类。
  • 命令模式适用情况包括:需要将请求调用者和请求接收者解耦,使得调用者和接收者不直接交互;需要在不同的时间指定请求、将请求排队和执行请求;需要支持命令的撤销操作和恢复操作,需要将一组操作组合在一起,即支持宏命令。
  • 1.1 模式动机
  • 1.2 模式定义
  • 1.3 模式结构
  • 1.4 时序图
  • 1.5 模式分析
  • 1.6 实例
  • 1.7 优点
  • 1.8 缺点
  • 1.9 适用环境
  • 1.10 模式应用
  • 1.11 模式扩展
  • 1.12 Go语言实现
  • command.go
  • command_test.go
  • 1.13 总结