命令模式（Command Pattern）详解
1. 定义
命令模式是一种行为型设计模式，它将一个请求封装为一个对象，从而使得可以用不同的请求对客户进行参数化、对请求排队或记录日志，以及支持可撤销的操作。
通俗解释：
将操作（请求）抽象成独立的对象，从而分离请求的发送者和接收者，允许轻松添加、修改和管理请求。
2. 组成部分
| 组件 | 描述 |
| Command（命令接口） | 定义命令执行的接口或抽象类，封装命令的行为。 |
| ConcreteCommand | 具体命令类，绑定一个接收者并实现具体的操作。 |
| Receiver（接收者） | 执行命令的实际逻辑对象。 |
| Invoker（调用者） | 调用命令对象的接口，发送请求。 |
| Client（客户端） | 创建具体命令对象并将其关联到调用者和接收者。 |
3. 使用场景
| 使用场景 | 描述 |
| 需要参数化方法调用 | 命令模式将行为抽象为对象，方便动态指定行为。 |
| 需要支持撤销或恢复操作 | 通过存储命令对象的状态，实现撤销和恢复功能。 |
| 需要记录操作日志 | 将命令的执行过程记录，方便后续分析或回滚。 |
| 需要解耦发送者与接收者 | 客户端只需操作命令对象，无需关心具体的操作逻辑。 |
4. 优点与缺点
| 优点 | 缺点 |
| 解耦性高：将请求发送者与接收者分离。 | 增加系统复杂度：每个操作都需要创建命令类。 |
| 扩展性强：可以方便地新增命令。 | 命令对象可能过多：复杂系统中命令类数量可能增加。 |
| 支持撤销和恢复：便于实现操作历史管理。 | 性能开销：需要额外的内存存储命令对象。 |
5. 使用案例
示例描述：
一个智能家居系统，包括电灯和电视，可以通过遥控器控制它们的开关，并支持撤销功能。
C++ 示例
#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;
// 接收者：灯
class Light {
public:
void on() {
cout << "Light is ON" << endl;
}
void off() {
cout << "Light is OFF" << endl;
}
};
// 命令接口
class Command {
public:
virtual void execute() = 0;
virtual void undo() = 0;
virtual ~Command() {}
};
// 具体命令：打开灯
class LightOnCommand : public Command {
private:
Light* light;
public:
LightOnCommand(Light* l) : light(l) {}
void execute() override {
light->on();
}
void undo() override {
light->off();
}
};
// 具体命令：关闭灯
class LightOffCommand : public Command {
private:
Light* light;
public:
LightOffCommand(Light* l) : light(l) {}
void execute() override {
light->off();
}
void undo() override {
light->on();
}
};
// 调用者：遥控器
class RemoteControl {
private:
Command* command;
stack<Command*> history;
public:
void setCommand(Command* cmd) {
command = cmd;
}
void pressButton() {
if (command) {
command->execute();
history.push(command);
}
}
void pressUndo() {
if (!history.empty()) {
Command* cmd = history.top();
cmd->undo();
history.pop();
}
}
};
// 客户端代码
int main() {
Light light;
LightOnCommand lightOn(&light);
LightOffCommand lightOff(&light);
RemoteControl remote;
remote.setCommand(&lightOn);
remote.pressButton(); // 打开灯
remote.pressUndo(); // 撤销打开灯
remote.setCommand(&lightOff);
remote.pressButton(); // 关闭灯
remote.pressUndo(); // 撤销关闭灯
return 0;
}
C# 示例
using System;
using System.Collections.Generic;
// 接收者：灯
class Light {
public void On() {
Console.WriteLine("Light is ON");
}
public void Off() {
Console.WriteLine("Light is OFF");
}
}
// 命令接口
interface ICommand {
void Execute();
void Undo();
}
// 具体命令：打开灯
class LightOnCommand : ICommand {
private Light light;
public LightOnCommand(Light light) {
this.light = light;
}
public void Execute() {
light.On();
}
public void Undo() {
light.Off();
}
}
// 具体命令：关闭灯
class LightOffCommand : ICommand {
private Light light;
public LightOffCommand(Light light) {
this.light = light;
}
public void Execute() {
light.Off();
}
public void Undo() {
light.On();
}
}
// 调用者：遥控器
class RemoteControl {
private ICommand command;
private Stack<ICommand> history = new Stack<ICommand>();
public void SetCommand(ICommand command) {
this.command = command;
}
public void PressButton() {
command?.Execute();
history.Push(command);
}
public void PressUndo() {
if (history.Count > 0) {
ICommand cmd = history.Pop();
cmd.Undo();
}
}
}
// 客户端代码
class Program {
static void Main(string[] args) {
Light light = new Light();
ICommand lightOn = new LightOnCommand(light);
ICommand lightOff = new LightOffCommand(light);
RemoteControl remote = new RemoteControl();
remote.SetCommand(lightOn);
remote.PressButton(); // 打开灯
remote.PressUndo(); // 撤销打开灯
remote.SetCommand(lightOff);
remote.PressButton(); // 关闭灯
remote.PressUndo(); // 撤销关闭灯
}
}
命令模式的类图
6. 命令模式与其他模式对比
| 特性 | 命令模式 | 策略模式 |
| 核心作用 | 将请求封装为独立对象，支持撤销和记录功能。 | 定义一系列算法，将其封装并相互替换。 |
| 解耦性 | 解耦发送者和接收者。 | 解耦算法的使用和实现。 |
| 适用场景 | 需要对操作进行封装或扩展。 | 需要动态选择算法或行为。 |
总结
- 适用场景： 当需要参数化请求、支持撤销操作、记录操作日志时，适合使用命令模式。
- 优点： 解耦发送者和接收者，支持撤销与恢复操作，扩展性强。
- 注意事项： 不要因滥用模式而增加系统复杂度，仅在需要时使用。
