开平市城乡建设局网站,wordpress首页显示文章缩略图,o2o网站 方案,正规代加工在哪里找命令模式-Command Pattern【学习难度#xff1a;★★★☆☆#xff0c;使用频率#xff1a;★★★★☆】
1.1. 模式动机 在软件设计中#xff0c;我们经常需要向某些对象发送请求#xff0c;但是并不知道请求的接收者是谁#xff0c;也不知道被请求的操作是哪个#xf…命令模式-Command Pattern【学习难度★★★☆☆使用频率★★★★☆】
1.1. 模式动机 在软件设计中我们经常需要向某些对象发送请求但是并不知道请求的接收者是谁也不知道被请求的操作是哪个我们只需在程序运行时指定具体的请求接收者即可此时可以使用命令模式来进行设计使得请求发送者与请求接收者消除彼此之间的耦合让对象之间的调用关系更加灵活。 命令模式可以对发送者和接收者完全解耦发送者与接收者之间没有直接引用关系发送请求的对象只需要知道如何发送请求而不必知道如何完成请求。这就是命令模式的模式动机。
案例1 装修新房的最后几道工序之一是安装插座和开关通过开关可以控制一些电器的打开和关闭例如电灯或者排气扇。在购买开关时我们并不知道它将来到底用于控制什么电器也就是说开关与电灯、排气扇并无直接关系一个开关在安装之后可能用来控制电灯也可能用来控制排气扇或者其他电器设备。开关与电器之间通过电线建立连接如果开关打开则电线通电电器工作反之开关关闭电线断电电器停止工作。相同的开关可以通过不同的电线来控制不同的电器如图1所示 在图1中我们可以将开关理解成一个请求的发送者用户通过它来发送一个“开灯”请求而电灯是“开灯”请求的最终接收者和处理者在图中开关和电灯之间并不存在直接耦合关系它们通过电线连接在一起使用不同的电线可以连接不同的请求接收者只需更换一根电线相同的发送者开关即可对应不同的接收者电器。 在软件开发中也存在很多与开关和电器类似的请求发送者和接收者对象例如一个按钮它可能是一个“关闭窗口”请求的发送者而按钮点击事件处理类则是该请求的接收者。为了降低系统的耦合度将请求的发送者和接收者解耦我们可以使用一种被称之为命令模式的设计模式来设计系统在命令模式中发送者与接收者之间引入了新的命令对象类似图1中的电线将发送者的请求封装在命令对象中再通过命令对象来调用接收者的方法。本章我们将学习用于将请求发送者和接收者解耦的命令模式。
案例2 自定义功能键 Sunny软件公司开发人员为公司内部OA系统开发了一个桌面版应用程序该应用程序为用户提供了一系列自定义功能键用户可以通过这些功能键来实现一些快捷操作。Sunny软件公司开发人员通过分析发现不同的用户可能会有不同的使用习惯在设置功能键的时候每个人都有自己的喜好例如有的人喜欢将第一个功能键设置为“打开帮助文档”有的人则喜欢将该功能键设置为“最小化至托盘”为了让用户能够灵活地进行功能键的设置开发人员提供了一个“功能键设置”窗口该窗口界面如图2所示 通过如图2所示界面用户可以将功能键和相应功能绑定在一起还可以根据需要来修改功能键的设置而且系统在未来可能还会增加一些新的功能或功能键。 Sunny软件公司某开发人员欲使用如下代码来实现功能键与功能处理类之间的调用关系
//FunctionButton功能键类请求发送者
class FunctionButton {private HelpHandler help; //HelpHandler帮助文档处理类请求接收者//在FunctionButton的onClick()方法中调用HelpHandler的display()方法
public void onClick() {help new HelpHandler();help.display(); //显示帮助文档}
}在上述代码中功能键类FunctionButton充当请求的发送者帮助文档处理类HelpHandler充当请求的接收者在发送者FunctionButton的onClick()方法中将调用接收者HelpHandler的display()方法。显然如果使用上述代码将给系统带来如下几个问题
(1) 由于请求发送者和请求接收者之间存在方法的直接调用耦合度很高更换请求接收者必须修改发送者的源代码如果需要将请求接收者HelpHandler改为WindowHanlder窗口处理类则需要修改FunctionButton的源代码违背了“开闭原则”。(2) FunctionButton类在设计和实现时功能已被固定如果增加一个新的请求接收者如果不修改原有的FunctionButton类则必须增加一个新的与FunctionButton功能类似的类这将导致系统中类的个数急剧增加。由于请求接收者HelpHandler、WindowHanlder等类之间可能不存在任何关系它们没有共同的抽象层因此也很难依据“依赖倒转原则”来设计FunctionButton。(3) 用户无法按照自己的需要来设置某个功能键的功能一个功能键类的功能一旦固定在不修改源代码的情况下无法更换其功能系统缺乏灵活性。 不难得知所有这些问题的产生都是因为请求发送者FunctionButton类和请求接收者HelpHandler、WindowHanlder等类之间存在直接耦合关系如何降低请求发送者和接收者之间的耦合度让相同的发送者可以对应不同的接收者这是Sunny软件公司开发人员在设计“功能键设置”模块时不得不考虑的问题。命令模式正为解决这类问题而诞生此时如果我们使用命令模式可以在一定程度上解决上述问题注命令模式无法解决类的个数增加的问题)
1.2. 模式定义 命令模式(Command Pattern)将一个请求封装为一个对象从而使我们可用不同的请求对客户进行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。命令模式是一种对象行为型模式其别名为动作(Action)模式或事务(Transaction)模式。
1.3. 模式结构
命令模式包含如下角色
Command: 抽象命令类抽象命令类一般是一个抽象类或接口在其中声明了用于执行请求的execute()等方法通过这些方法可以调用请求接收者的相关操作。ConcreteCommand: 具体命令类具体命令类是抽象命令类的子类实现了在抽象命令类中声明的方法它对应具体的接收者对象将接收者对象的动作绑定其中。在实现execute()方法时将调用接收者对象的相关操作(Action)。Invoker: 调用者调用者即请求发送者它通过命令对象来执行请求。一个调用者并不需要在设计时确定其接收者因此它只与抽象命令类之间存在关联关系。在程序运行时可以将一个具体命令对象注入其中再调用具体命令对象的execute()方法从而实现间接调用请求接收者的相关操作。Receiver: 接收者接收者执行与请求相关的操作它具体实现对请求的业务处理。 命令模式的本质是对请求进行封装一个请求对应于一个命令将发出命令的责任和执行命令的责任分割开。每一个命令都是一个操作请求的一方发出请求要求执行一个操作接收的一方收到请求并执行相应的操作。命令模式允许请求的一方和接收的一方独立开来使得请求的一方不必知道接收请求的一方的接口更不必知道请求如何被接收、操作是否被执行、何时被执行以及是怎么被执行的。 命令模式的关键在于引入了抽象命令类请求发送者针对抽象命令类编程只有实现了抽象命令类的具体命令才与请求接收者相关联。在最简单的抽象命令类中只包含了一个抽象的execute()方法每个具体命令类将一个Receiver类型的对象作为一个实例变量进行存储从而具体指定一个请求的接收者不同的具体命令类提供了execute()方法的不同实现并调用不同接收者的请求处理方法。
典型的抽象命令类代码如下所示
abstract class Command {public abstract void execute();
}对于请求发送者即调用者而言将针对抽象命令类进行编程可以通过构造注入或者设值注入的方式在运行时传入具体命令类对象并在业务方法中调用命令对象的execute()方法其典型代码如下所示
class Invoker {private Command command;//构造注入public Invoker(Command command) {this.command command;}//设值注入public void setCommand(Command command) {this.command command;}//业务方法用于调用命令类的execute()方法public void call() {command.execute();}
}具体命令类继承了抽象命令类它与请求接收者相关联实现了在抽象命令类中声明的execute()方法并在实现时调用接收者的请求响应方法action()其典型代码如下所示
class ConcreteCommand extends Command {private Receiver receiver; //维持一个对请求接收者对象的引用public void execute() {receiver.action(); //调用请求接收者的业务处理方法action()}
}请求接收者Receiver类具体实现对请求的业务处理它提供了action()方法用于执行与请求相关的操作其典型代码如下所示
class Receiver {public void action() {//具体操作}
}1.4. 时序图 1.5. 代码分析 为了降低功能键与功能处理类之间的耦合度让用户可以自定义每一个功能键的功能Sunny软件公司开发人员使用命令模式来设计“自定义功能键”模块其核心结构如图4所示
1.5.1 生产 在图4中FBSettingWindow是“功能键设置”界面类FunctionButton充当请求调用者Command充当抽象命令类MinimizeCommand和HelpCommand充当具体命令类WindowHanlder和HelpHandler充当请求接收者。完整代码如下所示
package com.zyz.demo;import java.util.ArrayList;/*** author zyz* version 1.0* data 2023/5/25 18:24* Description:*///功能键设置窗口类class FBSettingWindow {private String title; //窗口标题/*** 定义一个ArrayList来存储所有功能键*/private ArrayListFunctionButton functionButtons new ArrayListFunctionButton();public FBSettingWindow(String title) {this.title title;}public void setTitle(String title) {this.title title;}public String getTitle() {return this.title;}public void addFunctionButton(FunctionButton fb) {functionButtons.add(fb);}public void removeFunctionButton(FunctionButton fb) {functionButtons.remove(fb);}/*** 显示窗口及功能键*/public void display() {System.out.println(显示窗口 this.title);System.out.println(显示功能键);for (Object obj : functionButtons) {System.out.println(((FunctionButton) obj).getName());}System.out.println(------------------------------);}}//功能键类请求发送者class FunctionButton {private String name; //功能键名称private Command command; //维持一个抽象命令对象的引用public FunctionButton(String name) {this.name name;}public String getName() {return this.name;}/*** 为功能键注入命令** param command*/public void setCommand(Command command) {this.command command;}/*** 发送请求的方法*/public void onClick() {System.out.print(点击功能键盘);command.execute();}}//抽象命令类abstract class Command {public abstract void execute();
}//帮助命令类具体命令类class HelpCommand extends Command {private HelpHandler hhObj; //维持对请求接收者的引用public HelpCommand() {hhObj new HelpHandler();}/*** 命令执行方法将调用请求接收者的业务方法*/Overridepublic void execute() {hhObj.display();}
}//最小化命令类具体命令类class MinimizeCommand extends Command {private WindowHanlder whObj; //维持对请求接收者的引用public MinimizeCommand() {whObj new WindowHanlder();}/*** 命令执行方法将调用请求接收者的业务方法*/Overridepublic void execute() {whObj.minimize();}
}//窗口处理类请求接收者class WindowHanlder {public void minimize() {System.out.println(将窗口最小化至托盘);}
}//帮助文档处理类请求接收者class HelpHandler {public void display() {System.out.println(显示帮助文档);}
}1.5.2 客户端
编写如下客户端测试代码
package com.zyz.demo;/*** author zyz* version 1.0* data 2023/5/25 19:09* Description:*/
public class Client {public static void main(String[] args) {FBSettingWindow fbsw new FBSettingWindow(功能键设置);FunctionButton fb1,fb2;fb1 new FunctionButton(功能键1);fb2 new FunctionButton(功能键1);//生成具体命令对象Command command1,command2;command1 new MinimizeCommand();command2 new HelpCommand();//将命令对象注入功能键fb1.setCommand(command1);fb2.setCommand(command2);fbsw.addFunctionButton(fb1);fbsw.addFunctionButton(fb2);fbsw.display();//调用功能键的业务方法fb1.onClick();fb2.onClick();}
}1.5.3 测试结果 1.6. 模式分析 命令模式的本质是对命令进行封装将发出命令的责任和执行命令的责任分割开。
每一个命令都是一个操作请求的一方发出请求要求执行一个操作接收的一方收到请求并执行操作。命令模式允许请求的一方和接收的一方独立开来使得请求的一方不必知道接收请求的一方的接口更不必知道请求是怎么被接收以及操作是否被执行、何时被执行以及是怎么被执行的。命令模式使请求本身成为一个对象这个对象和其他对象一样可以被存储和传递。命令模式的关键在于引入了抽象命令接口且发送者针对抽象命令接口编程只有实现了抽象命令接口的具体命令才能与接收者相关联。
1.7. 实例
实例一电视机遥控器
电视机是请求的接收者遥控器是请求的发送者遥控器上有一些按钮不同的按钮对应电视机的不同操作。抽象命令角色由一个命令接口来扮演有三个具体的命令类实现了抽象命令接口这三个具体命令类分别代表三种操作打开电视机、关闭电视机和切换频道。显然电视机遥控器就是一个典型的命令模式应用实例。
时序图
1.8. 优点
命令模式的优点
降低系统的耦合度。新的命令可以很容易地加入到系统中。可以比较容易地设计一个命令队列和宏命令组合命令。可以方便地实现对请求的Undo和Redo。
1.9. 缺点
命令模式的缺点
使用命令模式可能会导致某些系统有过多的具体命令类。因为针对每一个命令都需要设计一个具体命令类因此某些系统可能需要大量具体命令类这将影响命令模式的使用。
1.10. 适用环境
在以下情况下可以使用命令模式
系统需要将请求调用者和请求接收者解耦使得调用者和接收者不直接交互。系统需要在不同的时间指定请求、将请求排队和执行请求。系统需要支持命令的撤销(Undo)操作和恢复(Redo)操作。系统需要将一组操作组合在一起即支持宏命令
1.11. 模式应用 很多系统都提供了宏命令功能如UNIX平台下的Shell编程可以将多条命令封装在一个命令对象中只需要一条简单的命令即可执行一个命令序列这也是命令模式的应用实例之一。
1.12. 模式扩展
宏命令又称为组合命令它是命令模式和组合模式联用的产物。
宏命令也是一个具体命令不过它包含了对其他命令对象的引用在调用宏命令的execute()方法时将递归调用它所包含的每个成员命令的execute()方法一个宏命令的成员对象可以是简单命令还可以继续是宏命令。执行一个宏命令将执行多个具体命令从而实现对命令的批处理。
1.13. 总结
在命令模式中将一个请求封装为一个对象从而使我们可用不同的请求对客户进行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。命令模式是一种对象行为型模式其别名为动作模式或事务模式。命令模式包含四个角色抽象命令类中声明了用于执行请求的execute()等方法通过这些方法可以调用请求接收者的相关操作具体命令类是抽象命令类的子类实现了在抽象命令类中声明的方法它对应具体的接收者对象将接收者对象的动作绑定其中调用者即请求的发送者又称为请求者它通过命令对象来执行请求接收者执行与请求相关的操作它具体实现对请求的业务处理。命令模式的本质是对命令进行封装将发出命令的责任和执行命令的责任分割开。命令模式使请求本身成为一个对象这个对象和其他对象一样可以被存储和传递。命令模式的主要优点在于降低系统的耦合度增加新的命令很方便而且可以比较容易地设计一个命令队列和宏命令并方便地实现对请求的撤销和恢复其主要缺点在于可能会导致某些系统有过多的具体命令类。命令模式适用情况包括需要将请求调用者和请求接收者解耦使得调用者和接收者不直接交互需要在不同的时间指定请求、将请求排队和执行请求需要支持命令的撤销操作和恢复操作需要将一组操作组合在一起即支持宏命令。
1.14. 命令队列的实现 有时候我们需要将多个请求排队当一个请求发送者发送一个请求时将不止一个请求接收者产生响应这些请求接收者将逐个执行业务方法完成对请求的处理。此时我们可以通过命令队列来实现。 命令队列的实现方法有多种形式其中最常用、灵活性最好的一种方式是增加一个CommandQueue类由该类来负责存储多个命令对象而不同的命令对象可以对应不同的请求接收者CommandQueue类的典型代码如下所示
import java.util.*;class CommandQueue {//定义一个ArrayList来存储命令队列private ArrayListCommand commands new ArrayListCommand();public void addCommand(Command command) {commands.add(command);}public void removeCommand(Command command) {commands.remove(command);}//循环调用每一个命令对象的execute()方法public void execute() {for (Object command : commands) {((Command)command).execute();}}
}在增加了命令队列类CommandQueue以后请求发送者类Invoker将针对CommandQueue编程代码修改如下
class Invoker {private CommandQueue commandQueue; //维持一个CommandQueue对象的引用//构造注入public Invoker(CommandQueue commandQueue) {this. commandQueue commandQueue;}//设值注入public void setCommandQueue(CommandQueue commandQueue) {this.commandQueue commandQueue;}//调用CommandQueue类的execute()方法public void call() {commandQueue.execute();}
}命令队列与我们常说的“批处理”有点类似。批处理顾名思义可以对一组对象命令进行批量处理当一个发送者发送请求后将有一系列接收者对请求作出响应命令队列可以用于设计批处理应用程序如果请求接收者的接收次序没有严格的先后次序我们还可以使用多线程技术来并发调用命令对象的execute()方法从而提高程序的执行效率。
1.15.撤销操作 在命令模式中我们可以通过调用一个命令对象的execute()方法来实现对请求的处理如果需要撤销(Undo)请求可通过在命令类中增加一个逆向操作来实现。 扩展: 除了通过一个逆向操作来实现撤销(Undo)外还可以通过保存对象的历史状态来实现撤销后者可使用备忘录模式(MementoPattern)来实现。 Sunny软件公司欲开发一个简易计算器该计算器可以实现简单的数学运算还可以对运算实施撤销操作。 Sunny软件公司开发人员使用命令模式设计了如图5所示结构图其中计算器界面类CalculatorForm充当请求发送者实现了数据求和功能的加法类Adder充当请求接收者界面类可间接调用加法类中的add()方法实现加法运算并且提供了可撤销加法运算的undo()方法。
本实例完整代码如下所示
//加法类请求接收者
class Adder {private int num0; //定义初始值为0//加法操作每次将传入的值与num作加法运算再将结果返回public int add(int value) {num value;return num;}
}//抽象命令类
abstract class AbstractCommand {public abstract int execute(int value); //声明命令执行方法execute()public abstract int undo(); //声明撤销方法undo()
}//具体命令类
class ConcreteCommand extends AbstractCommand {private Adder adder new Adder();private int value;//实现抽象命令类中声明的execute()方法调用加法类的加法操作
public int execute(int value) {this.valuevalue;return adder.add(value);}//实现抽象命令类中声明的undo()方法通过加一个相反数来实现加法的逆向操作public int undo() {return adder.add(-value);}
}//计算器界面类请求发送者
class CalculatorForm {private AbstractCommand command;public void setCommand(AbstractCommand command) {this.command command;}//调用命令对象的execute()方法执行运算public void compute(int value) {int i command.execute(value);System.out.println(执行运算运算结果为 i);}//调用命令对象的undo()方法执行撤销public void undo() {int i command.undo();System.out.println(执行撤销运算结果为 i);}
}编写如下客户端测试代码
class Client {public static void main(String args[]) {CalculatorForm form new CalculatorForm();AbstractCommand command;command new ConcreteCommand();form.setCommand(command); //向发送者注入命令对象form.compute(10);form.compute(5);form.compute(10);form.undo();}
}编译并运行程序输出结果如下
