1. 设计模式原理说明
命令模式（Command Pattern） 是一种行为设计模式，它将请求封装成对象，从而使你可以用不同的请求对客户进行参数化、队列请求或将请求日志化，同时支持可撤销的操作。通过这种方式，可以将请求发送者与接收者解耦，使得两者之间不再直接联系，而是通过命令对象进行交互。
主要角色
- Command（命令接口）：声明执行操作的接口。
- ConcreteCommand（具体命令）：将接收者对象与动作绑定，调用接收者相应的操作，实现Command接口。
- Receiver（接收者）：知道如何实施与执行一个请求相关的操作。任何类都可能作为一个接收者。
- Invoker（调用者）：要求该命令执行这个请求，它依赖于Command。
- Client（客户端）：创建具体的命令对象，并设置其接收者。
2. UML 类图及解释
UML 类图
+-----------------+ +-----------------+
| Command | | Receiver |
|-----------------| |-----------------|
| - execute() | | - action() |
+-----------------+ +-----------------+^ ^| || |v v
+-----------------+ +-----------------+
| ConcreteCommand | | ConcreteReceiver|
|-----------------| |-----------------|
| - receiver: Receiver | | - action() |
| - execute() | +-----------------+
+-----------------+ ^||v
+-----------------+
| Invoker |
|-----------------|
| - command: Command |
| - setCommand(command: Command) |
| - executeCommand() |
+-----------------+类图解释
- Command：定义了执行操作的接口。
- ConcreteCommand：实现了Command接口，将接收者对象与动作绑定。
- Receiver：执行具体的操作，可以是任何类。
- Invoker：负责调用命令对象的execute方法，但不关心具体执行什么操作。
- Client：创建命令对象并设置接收者，然后将命令对象传递给调用者。
3. 代码案例及逻辑详解
Java 代码案例
// 命令接口
interface Command {void execute();
}// 接收者
class Receiver {public void action() {System.out.println("Executing action");}
}// 具体命令
class ConcreteCommand implements Command {private Receiver receiver;public ConcreteCommand(Receiver receiver) {this.receiver = receiver;}@Overridepublic void execute() {receiver.action();}
}// 调用者
class Invoker {private Command command;public void setCommand(Command command) {this.command = command;}public void executeCommand() {if (command != null) {command.execute();}}
}// 客户端
public class Client {public static void main(String[] args) {Receiver receiver = new Receiver();Command command = new ConcreteCommand(receiver);Invoker invoker = new Invoker();invoker.setCommand(command);invoker.executeCommand();}
}C++ 代码案例
#include <iostream>// 命令接口
class Command {
public:virtual ~Command() {}virtual void execute() = 0;
};// 接收者
class Receiver {
public:void action() {std::cout << "Executing action" << std::endl;}
};// 具体命令
class ConcreteCommand : public Command {
private:Receiver* receiver;
public:ConcreteCommand(Receiver* receiver) : receiver(receiver) {}void execute() override {receiver->action();}
};// 调用者
class Invoker {
private:Command* command;
public:void setCommand(Command* command) {this->command = command;}void executeCommand() {if (command != nullptr) {command->execute();}}
};// 客户端
int main() {Receiver receiver;Command* command = new ConcreteCommand(&receiver);Invoker invoker;invoker.setCommand(command);invoker.executeCommand();delete command;return 0;
}Python 代码案例
# 命令接口
class Command:def execute(self):raise NotImplementedError# 接收者
class Receiver:def action(self):print("Executing action")# 具体命令
class ConcreteCommand(Command):def __init__(self, receiver):self.receiver = receiverdef execute(self):self.receiver.action()# 调用者
class Invoker:def __init__(self):self.command = Nonedef set_command(self, command):self.command = commanddef execute_command(self):if self.command:self.command.execute()# 客户端
if __name__ == "__main__":receiver = Receiver()command = ConcreteCommand(receiver)invoker = Invoker()invoker.set_command(command)invoker.execute_command()Go 代码案例
package mainimport ("fmt"
)// 命令接口
type Command interface {execute()
}// 接收者
type Receiver struct{}func (r *Receiver) action() {fmt.Println("Executing action")
}// 具体命令
type ConcreteCommand struct {receiver *Receiver
}func (c *ConcreteCommand) execute() {c.receiver.action()
}// 调用者
type Invoker struct {command Command
}func (i *Invoker) setCommand(command Command) {i.command = command
}func (i *Invoker) executeCommand() {if i.command != nil {i.command.execute()}
}// 客户端
func main() {receiver := &Receiver{}command := &ConcreteCommand{receiver: receiver}invoker := &Invoker{}invoker.setCommand(command)invoker.executeCommand()
}4. 总结
命令模式 是一种行为设计模式，它将请求封装成对象，从而使你可以用不同的请求对客户进行参数化、队列请求或将请求日志化，同时支持可撤销的操作。通过这种方式，可以将请求发送者与接收者解耦，使得两者之间不再直接联系，而是通过命令对象进行交互。
主要优点
- 解耦：命令模式将请求的发送者和接收者解耦，使得两者之间不再直接联系。
- 扩展性：新增命令时，只需添加新的具体命令类，无需修改现有代码，符合开闭原则。
- 支持撤销操作：命令对象可以保存状态，从而支持撤销和重做操作。
- 支持队列请求：可以将命令对象放入队列中，实现异步处理。
主要缺点
- 增加系统复杂度：引入命令模式会增加系统的复杂度，因为需要额外的命令类和调用者类。
- 性能开销：命令模式可能会带来一些性能开销，特别是在命令对象较多时。
适用场景
- 当需要将请求排队或记录请求日志，或者支持可撤销操作时。
- 当需要参数化对象来指定要执行的操作时。
- 当需要在不同的时刻指定、排列和执行请求时。
- 当需要将请求发送者与接收者解耦时。
