一、介绍
命令模式(Command Pattern),是行为型设计模式之一。命令模式相对于其他的设计模式来说并没有那么多的条条框框,其实它不是一个很”规范“的模式,不过,就是基于这一点,命令模式相对于其他的设计模式更为灵活多变。我们接触比较多的命令模式个例无非就是程序菜单命令,如在操作系统中,我们点击”关机“命令,系统就会执行一系列的操作,如先是暂停处理事件,保存系统的一些配置,然后结束程序进程,最后调用内核命令关闭计算机等,对于这一系列的命令,用户不用去管,用户只需点击系统的关机按钮即可完成如上一系列的命令。而我们的命令模式其实也与之相同,将一系列的方法调用封装,用户只需调用一个方法执行,那么所有这些被封装的方法就会被挨个执行调用。
二、定义
将一个请求封装成一个对象,从而让用户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,以及支持可撤销的操作。
三、使用场景
需要抽象出待执行的动作,然后以参数的形式提供出来——类似于过程设计中的回调机制,而命令模式正是回调机制的一个面向对象的替代品。
在不同的时刻指定、排列和执行请求。一个命令对象可以有与初始请求无关的生存期。
需要支持取消操作。
支持修改日志功能,这样当系统崩溃时,这些修改可以被重做一遍。
需要支持事务操作。
四、命令模式的UML类图
UML类图:
通用模式代码:
接收者类:
public class Receiver {/** 真正执行具体命令逻辑的方法*/public void action(){System.out.println("具体执行");}
}
抽象命令接口:
public interface Command {/** 执行具体操作的命令*/void excute();
}
具体命令类:
public class ConcreteCommand implements Command {private Receiver receiver;public ConcreteCommand(Receiver receiver) {this.receiver = receiver;}@Overridepublic void excute() {//调用接收者的相关方法来执行具体逻辑receiver.action();}
}
请求者类:
public class Invoker {private Command command;public Invoker(Command command) {this.command = command;}public void action(){//调用具体命令对象的相关方法,执行具体命令command.excute();}
}
客户类:
public class Client {public static void main(String[] args) {//构造一个接收者对象Receiver receiver = new Receiver();//根据接收者对象构造一个命令对象Command command = new ConcreteCommand(receiver);//根据具体的对象构造请求者对象Invoker invoker = new Invoker(command);//执行请求方法invoker.action();}
}
角色介绍:
Receiver:接收者角色,该类负责具体实施或执行一个请求,说得通俗点就是,执行具体逻辑的角色,以本节开头的”关机“命令操作为例,其接收者角色就是真正执行各项关机逻辑的底层代码。任何一个类都可以成为一个接收者,而在接收者类中封装具体操作逻辑的方法我们则称为行动方法。
Command:命令角色,定义所有具体命令类的抽象接口。
ConcreteCommand:具体命令角色,该类实现了Command接口,在execute方法中调用接收者角色的相关方法,在接收者和命令执行的具体行为之间加以弱耦合。而execute则通常称为执行方法,如本文开头所述”关机“的操作实现,具体可能还包含很多相关的操作,比如保存数据、关闭文件、结束进程等,如果将这一系列具体的逻辑处理看作接收者,那么调用这些具体逻辑的方法就可以看作是执行方法。
Invoker:请求者角色,该类的职责就是调用命令对象执行具体的请求,相关的方法我们称为行动方法,还是用”关机“为例,”关机“这个菜单命令一般就对应一个关机方法,我们点击了”关机“命令后,由这个关机方法去调用具体的命令执行具体的逻辑,这里的”关机“对应的这个方法就可以看作是请求者。
Client:客户端类,Client可以创建具体的命令对象,并且设置命令对象的接收者。Tips:不能把Clinet理解为我们平常说的客户端,这里的Client是一个组装命令对象和接受者对象的角色,或者你把它理解为一个装配者。
五、简单实现
以推箱子游戏为例,一般游戏中会有五个按钮,分别是左移、右移、下移、上移和撤销。那么玩游戏的人就是客户端,五个按钮就是调用者,执行具体按钮命令的方法是命令角色。
接收者角色:
public class PushBox {/*** 执行向左命令 */public void toLeft(){System.out.println("向左");}/*** 执行向右命令 */public void toRight(){System.out.println("向右");}/*** 执行向下命令 */public void toDown(){System.out.println("向下");}/*** 执行向上命令 */public void toUp(){System.out.println("向上");}/*** 执行撤销命令 */public void revoke(){System.out.println("撤销");}
}
抽象命令接口:
public interface Command {/*** 命令执行方法*/void execute();/*** 获取命令类型*/void getCommand();
}
具体命令者,左移命令类:
public class LeftCommand implements Command{//持有一个接受推箱子游戏对象的引用private PushBox pushBox;public LeftCommand(PushBox pushBox){this.pushBox = pushBox;}@Overridepublic void execute() {//调用具体命令pushBox.toLeft();}@Overridepublic void getCommand() {System.out.print("向左-->");}
}
具体命令者,右移命令类:
public class RightCommand implements Command{//持有一个接受推箱子游戏对象的引用private PushBox pushBox;public RightCommand(PushBox pushBox){this.pushBox = pushBox;}@Overridepublic void execute() {//调用具体命令pushBox.toRight();}@Overridepublic void getCommand() {System.out.print("向右-->");}
}
具体命令者,上移命令类:
public class UpCommand implements Command{//持有一个接受推箱子游戏对象的引用private PushBox pushBox;public UpCommand(PushBox pushBox){this.pushBox = pushBox;}@Overridepublic void execute() {//调用具体命令pushBox.toUp();}@Overridepublic void getCommand() {System.out.print("向上-->");}
}
具体命令者,下移命令类:
public class DownCommand implements Command{//持有一个接受推箱子游戏对象的引用private PushBox pushBox;public DownCommand(PushBox pushBox){this.pushBox = pushBox;}@Overridepublic void execute() {//调用具体命令pushBox.toDown();}@Overridepublic void getCommand() {System.out.print("向下-->");}
}
具体命令者,撤销命令类:
public class RevokeCommand implements Command{//持有一个接受推箱子游戏对象的引用private PushBox pushBox;public RevokeCommand(PushBox pushBox){this.pushBox = pushBox;}@Overridepublic void execute() {//调用具体命令pushBox.revoke();;}@Overridepublic void getCommand() {}
}
请求者类,命令由按钮发起:
public class Buttons {private LeftCommand leftCommand; //向左移动的命令对象引用private RightCommand rightCommand; //向右移动的命令对象引用private UpCommand upCommand; //向上移动的命令对象引用private DownCommand downCommand; //向下移动的命令对象引用private RevokeCommand revokeCommand; //撤销命令对象引用private ArrayList<Command> commandList = new ArrayList<Command>();//用于记录命令动作/*** 获取执行命令*/public void getCommandList(){for(Command c : commandList){c.getCommand();}System.out.println("");}/*** 设置向左移动的命令对象* * @param leftCommand 向左移动的命令对象*/public void setLeftCommand(LeftCommand leftCommand){this.leftCommand = leftCommand;}/*** 设置向右移动的命令对象* * @param rightCommand 向右移动的命令对象*/public void setRightCommand(RightCommand rightCommand){this.rightCommand = rightCommand;}/*** 设置向上移动的命令对象* * @param upCommand 向上移动的命令对象*/public void setUpCommand(UpCommand upCommand){this.upCommand = upCommand;}/*** 设置向下移动的命令对象* * @param downCommand 向下移动的命令对象*/public void setDownCommand(DownCommand downCommand){this.downCommand = downCommand;}/*** 设置撤销命令对象* * @param revokeCommand 撤销命令对象*/public void setRevokeCommand(RevokeCommand revokeCommand){this.revokeCommand = revokeCommand;}/*** 按下向左按钮 */public void toLeft(){leftCommand.execute();commandList.add(leftCommand);}/*** 按下向右按钮 */public void toRight(){rightCommand.execute();commandList.add(rightCommand);}/*** 按下向上按钮 */public void toUp(){upCommand.execute();commandList.add(upCommand);}/*** 按下向下按钮 */public void toDown(){downCommand.execute();commandList.add(downCommand);}/*** 按下撤销按钮 */public void toRevoke(){revokeCommand.execute();commandList.remove(commandList.size()-1);}
}
客户端调用:
public class Client {public static void main(String[] args) {//首先创建游戏PushBox pushBox = new PushBox();//根据游戏构造5种命令LeftCommand leftCommand = new LeftCommand(pushBox);RightCommand rightCommand = new RightCommand(pushBox);UpCommand upCommand = new UpCommand(pushBox);DownCommand downCommand = new DownCommand(pushBox);RevokeCommand revokeCommand = new RevokeCommand(pushBox);//按钮可以执行不同命令Buttons buttons = new Buttons();buttons.setLeftCommand(leftCommand);buttons.setRightCommand(rightCommand);buttons.setUpCommand(upCommand);buttons.setDownCommand(downCommand);buttons.setRevokeCommand(revokeCommand);//执行操作buttons.toLeft();buttons.toDown();buttons.toDown();buttons.toRight();buttons.getCommandList();buttons.toRevoke();buttons.toUp();buttons.toLeft();buttons.toDown();buttons.toUp();buttons.getCommandList();}
}
执行结果:
向左
向下
向下
向右
向左-->向下-->向下-->向右-->
撤销
向上
向左
向下
向上
向左-->向下-->向下-->向上-->向左-->向下-->向上-->
在这么长的代码之后是不是觉得很烦琐,明明可以很简单的实现,如下:
public class Client {public static void main(String[] args) {//首先创建游戏PushBox pushBox = new PushBox();pushBox.toDown();pushBox.toRight();pushBox.toUp();}
}
其实设计模式有一个重要的原则:对修改关闭对扩展开放。如果使用如上的简单方式,那么以后的修改只能去修改PushBox类,然后修改Client类,这显然违反了这一原则。如果使用命令模式,那么Client类无需修改,只需要修改PushBox类的内部操作,Client类无需知道具体的内部实现。
六、Android源码中的命令模式
1、PackageHandler
PackageManagerService中,其对包的相关消息处理右其内部类PackageHandler承担,其将需要处理的请求作为对象通过消息传递给相关的方法,而对于包的安装、移动以及包大小的测量则分别封装为HandlerParams的具体子类InstallParams、MoveParams和MeasureParams。
源码如下:
private abstract class HandlerParams {private static final int MAX_RETRIES = 4;/*** Number of times startCopy() has been attempted and had a non-fatal* error.*/private int mRetries = 0;final boolean startCopy() {boolean res;try {if (DEBUG_INSTALL) Slog.i(TAG, "startCopy");if (++mRetries > MAX_RETRIES) {Slog.w(TAG, "Failed to invoke remote methods on default container service. Giving up");mHandler.sendEmptyMessage(MCS_GIVE_UP);handleServiceError();return false;} else {handleStartCopy();res = true;}} catch (RemoteException e) {if (DEBUG_INSTALL) Slog.i(TAG, "Posting install MCS_RECONNECT");mHandler.sendEmptyMessage(MCS_RECONNECT);res = false;}handleReturnCode();return res;}final void serviceError() {if (DEBUG_INSTALL) Slog.i(TAG, "serviceError");handleServiceError();handleReturnCode();}abstract void handleStartCopy() throws RemoteException;abstract void handleServiceError();abstract void handleReturnCode();}
可以看出HandlerParams也是一个抽象命令者。
七、总结
优点:
- 命令模式的封装性很好,更弱的耦合性,更灵活的控制性以及更好的扩展性。
缺点:
- 类的膨胀,大量衍生类的创建。