Android设计模式之——命令模式

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：

这里写图片描述

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。

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