设计模式学习笔记 - 设计模式与范式 -行为型：15.命令模式：如何利用命令模式实现一个游戏后端架构

概述

行为型设计模式只剩下3个模式了，它们分别是：命令模式、解释器模式、中介模式。这 3 个设计模式使用频率低、理解难度大，只在特定的应用场景下才会用到，所以这 3 个设计模式你只需要稍微了解即可。

本章学习其中的命令模式。在学习这个模式的过程中，你可能遇到的最大疑惑是，感觉命令模式没啥用，是一种过度设计，有更加简单的设计思路可以替代。所以，本章讲解的重点是这个模式的设计意图，带你搞清楚到底什么情况下才真正需要使用它。

命令模式的原理解读

命令模式的英文翻译是 Command Design Pattern。在 GoF 的《设计模式》一书中，它是这么定义的：

The command pattern encapsulates a request as an object, thereby letting us parameterize other objects with different requests, queue or log requests, and support undoable operations.

翻译成中文：命令模式将请求（命令）封装为一个对象，这样可以使用不同的请求参数化其他对象（将不同的请求注入到其他对象），并且能够支持请求（命令）的排队执行、记录日志、撤销等（附加控制）功能。

这里再进一步解释下，不然还是有点绕口。

落实到编码实现，命令模式用的最核心的实现手段，是将函数封装成对象。在大部分编程语言中，函数没办法作为参数传递给其他函数，也没法复制给变量。借助命令模式，可以将函数封装成对象。具体来说就是，设计一个包含这个函数的类，实例化一个对象传来传去，这样就可以实现把函数像对象一样使用。从实现的角度来说，它类似我们之前讲过的回调。

当我们把函数封装成对象之后，对象就可以存储下来，方便控制执行。所以，命令模式的主要作用和应用场景，是用来控制命令的执行，比如，异步、延迟、排队执行命令、撤销重做命令、存储命令、给命令记录日志等等，这才是命令模式能发挥独一无二作用的地方。

命令模式的实战讲解

现在，再结合一个具体的例子来解释下。

假设我们正在开发一个类似《QQ 卡丁车》这样的手游。这种游戏本身的复杂度集中在客户端。后端基本上只负责数据（比如积分、生命值、装备）的更新和查询，所以，后端逻辑相对于客户端来说，要简单很多。

考虑到你可能对游戏开发不熟忙着哩稍微说一些背景知识。

为提高性能，我们会把玩家的信息保存在内存中。在游戏进行的过程中，只更新内存中的数据，游戏结束后，再将内存中的数据存档，也就是持久化到数据库中。为了降低实现的难度，一般来说，同一个游戏场景里的玩家，会被分配到同一台服务商器上。这样，一个玩家拉取同一个游戏场景中的其他玩家信息，就不需要跨服务器去查找了，实现起来就简单了许多。

一般来说，游戏客户端和服务端之间的数据交互是比较频繁的，所以，为了节省网络连接建立的开销，客户端和服务器之间一般采用长连接的方式来通信。通信的格式有很多种，比如 Protocol Buffer、JSON、XML，甚至可以是自定义格式。不管是什么格式，客户端发送给服务器的请求，一般都包括两部分内容：指令和数据。其中，指令也可以称为事件，数据是执行这个指令所需的数据。

服务器在接受到客户端的请求之后，会解析出指令和数据，并且根据指令的不同，执行不同的处理逻辑。对于这样的一个业务场景，一般有两种架构实现思路。

常用的一种实现思路是利用多线程。一个线程接收请求，接收到请求之后，启动一个新的线程来处理请求。具体来讲，就是同一个一个主线程来接收客户端发来的请求。每当接收到请求后，就从一个专门用来处理请求的线程池中，捞出一个空闲线程来处理。

另一种实现思路是在一个线程内轮询接受请求和处理请求。这种处理方式不太场景。尽管它无法利用多线程多核处理的优势，但是对于 IO 密集型的业务来说，它避免了多线程不停切换对性能的损耗，并且克服了多线程编程 Bug 比较难调试的缺点，也算式手游后端服务器开发中比较常见的架构模式了。

接下来就重点讲解下第二种实现方式。

整个手游后端服务器轮询获取客户端发来的请求，获取到请求之后，借助命令模式，把请求包含的数据和处理逻辑封装为命令对象，并存储在内存队列中。然后，再从队列中取出一定数量的命令来执行。执行完后，再重新开始新的一轮轮询。具体代码如下所示。

public interface Command {void execute();
}public class GotDiamondCommand implements Command {// 省略成员变量public GotDiamondCommand(/*数据*/) {// ...}@Overridepublic void execute() {// 执行相应逻辑}
}public class GotStartCommand implements Command {// 省略成员变量public GotStartCommand(/*数据*/) {// ...}@Overridepublic void execute() {// 执行相应逻辑}
}public class HitObstacleCommand implements Command {// 省略成员变量public HitObstacleCommand(/*数据*/) {// ...}@Overridepublic void execute() {// 执行相应逻辑}
}public class ArchiveCommand implements Command {// 省略成员变量public ArchiveCommand(/*数据*/) {// ...}@Overridepublic void execute() {// 执行相应逻辑}
}public class GameApplication {private static final int MAX_HANDLED_REQ_COUNT_REP_LOOP = 100;private Queue<Command> queue = new LinkedList<>();public void mainLoop() {while (true) {List<Request> requests = new ArrayList<>();// 省略从epoll或者select中获取数据，并封装成Request的逻辑，// 注意设置超时时间，如果很长时间没有收到请求，就继续下面的逻辑for (Request request : requests) {Event event = request.getEvent();Command command = null;if (event.equals(Event.GOT_DIAMOND)) {command = new GotDiamondCommand(/*数据*/);} else if (event.equals(Event.GOT_STAR)) {command = new GotStartCommand(/*数据*/);} else if (event.equals(Event.HIT_OBSTACLE)) {command = new HitObstacleCommand(/*数据*/);} else if (event.equals(Event.ARCHIVE)) {command = new ArchiveCommand(/*数据*/);} // 一堆else ifqueue.add(command);}int handledCount = 0;while (handledCount < MAX_HANDLED_REQ_COUNT_REP_LOOP) {if (queue.isEmpty()) {break;}Command command = queue.poll();command.execute();}}}
}

命令模式 VS 策略模式

看了上面的讲解，你可能会觉得命令模式跟策略模式、工长模式非常相似，它们的区别在哪里呢？另外，你可能会感觉学过的很多设计模式都很相似。

实际上，每个设计模式都应该由两部分组成：第一部分是应用场景，即这个模式可以解决哪类问题；第二部分是解决方案，即这个设计模式的设计思路和代码实现。不过，代码实现并不是模式必须包含的。如果你只是单纯的关注解决方案这一部分，甚至只关注代码实现，就会产生大部分设计模式都很相似的错觉。

实际上，设计模式之间的主要区别在于设计意图，也就是应用场景。单纯地看设计思路或代码实现，有些模式确实很相似，比如策略模式和工厂模式。

之前讲策略模式的时候，有讲到过，策略模式包含策略的定义、创建和使用三个部分，从代码结构上来看，它非常像工厂模式。它们的区别在于，策略模式更注重 “策略” 或 “算法” 这个特定的应用场景，用来解决根据运行时状态从一组策略中选择不同策略的问题，而工厂模式侧重封装对象的创建过程，这里的对象没有任何业务场景的限定，可以是策略，但也可以是其他东西。从设计意图上看，这两个模式完全是两回事。

接下来，再看看命令模式和策略模式的区别。你可能会觉得，命令的执行逻辑页可以看做策略，那它是不是就是策略模式了呢？实际上，这两种有一点细微的区别。

在策略模式中，不同的策略具有相同的目的、不同的实现、互相之间可以替换。比如，BubbleSort、SelectionSort 都是为了实现排序，只不过一个是用冒泡算法来实现，另一个是用选择排序算法来实现。而在命令模式中，不同的命令具有不同的目的，对应不同的处理逻辑，并且互相不可替换。