面试官问,你使用过命令模式吗?我笑了!
2021/4/26 10:25:13
本文主要是介绍面试官问,你使用过命令模式吗?我笑了!,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!
前言
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。
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。
组成结构
命令模式包含如下角色:
- Command: 抽象命令类
- ConcreteCommand: 具体命令类
- Invoker: 调用者
- Receiver: 接收者
- Client:客户类
时序图:
命令模式案例
我们将看一个现实生活中可以实现命令模式的场景。假设我们要为File System程序提供打开,写入和关闭文件的方法。该文件系统程序应支持多种操作系统,例如Windows和Unix。
要实现我们的文件系统实用程序,首先,我们需要创建实际将完成所有工作的接收器类。
我们需要定义FileSystemReceiver
接口及其实现类,以用于不同操作系统的风格,例如Windows,Unix,Solaris等
接收器类
package com.mushuwei.design.command; public interface FileSystemReceiver { void openFile(); void writeFile(); void closeFile(); }
FileSystemReceiver接口定义通用类。为简单起见,我创建了两种类型的接收器类以与Unix和Windows系统一起使用。
package com.mushuwei.design.command; public class UnixFileSystemReceiver implements FileSystemReceiver { @Override public void openFile() { System.out.println("Opening file in unix OS"); } @Override public void writeFile() { System.out.println("Writing file in unix OS"); } @Override public void closeFile() { System.out.println("Closing file in unix OS"); } }
package com.mushuwei.design.command; public class WindowsFileSystemReceiver implements FileSystemReceiver { @Override public void openFile() { System.out.println("Opening file in Windows OS"); } @Override public void writeFile() { System.out.println("Writing file in Windows OS"); } @Override public void closeFile() { System.out.println("Closing file in Windows OS"); } }
命令接口和实现
我们可以使用接口或实现类来创建基本Command,取决于您的设计。
package com.journaldev.design.command; public interface Command { void execute(); }
现在,我们需要为接收器执行的所有不同类型的动作创建实现。由于我们有三个动作,因此我们将创建三个Command实现。每个Command实现都会将请求转发到适当的接收方方法。
package com.journaldev.design.command; public class OpenFileCommand implements Command { private FileSystemReceiver fileSystem; public OpenFileCommand(FileSystemReceiver fs){ this.fileSystem=fs; } @Override public void execute() { //open command is forwarding request to openFile method this.fileSystem.openFile(); } }
package com.journaldev.design.command; public class CloseFileCommand implements Command { private FileSystemReceiver fileSystem; public CloseFileCommand(FileSystemReceiver fs){ this.fileSystem=fs; } @Override public void execute() { this.fileSystem.closeFile(); } }
package com.journaldev.design.command; public class WriteFileCommand implements Command { private FileSystemReceiver fileSystem; public WriteFileCommand(FileSystemReceiver fs){ this.fileSystem=fs; } @Override public void execute() { this.fileSystem.writeFile(); } }
现在我们已经准备好接收器和命令实现,因此可以开始实现调用程序类了。
调用者类
Invoker是一个简单的类,它封装Command,并将请求传递给Command对象以对其进行处理。
package com.journaldev.design.command; public class FileInvoker { public Command command; public FileInvoker(Command c){ this.command=c; } public void execute(){ this.command.execute(); } }
我们的文件系统程序实现已准备就绪,我们可以继续编写简单的命令模式客户端程序。但在此之前,我将提供一种程序方法来创建适当的FileSystemReceiver
对象。
因为我们可以使用System类来获取操作系统信息,我们将使用此类,当然我们也可以使用Factory模式来基于输入返回适当的类型。
package com.journaldev.design.command; public class FileSystemReceiverUtil { public static FileSystemReceiver getUnderlyingFileSystem(){ String osName = System.getProperty("os.name"); System.out.println("Underlying OS is:"+osName); if(osName.contains("Windows")){ return new WindowsFileSystemReceiver(); }else{ return new UnixFileSystemReceiver(); } } }
现在我们开始为文件系统程序结合命令模式来创建客户端程序了。
package com.journaldev.design.command; public class FileSystemClient { public static void main(String[] args) { //创建接收器类 FileSystemReceiver fs = FileSystemReceiverUtil.getUnderlyingFileSystem(); //创建命令并和接收器进行关联 OpenFileCommand openFileCommand = new OpenFileCommand(fs); //创建调用者类和命令进行关联 FileInvoker file = new FileInvoker(openFileCommand); //在调用者类中执行动作 file.execute(); WriteFileCommand writeFileCommand = new WriteFileCommand(fs); file = new FileInvoker(writeFileCommand); file.execute(); CloseFileCommand closeFileCommand = new CloseFileCommand(fs); file = new FileInvoker(closeFileCommand); file.execute(); } }
注意,客户端负责创建适当类型的命令对象。例如,如果要打开文件,则不应创建CloseFileCommand
对象
客户端程序还负责将接收方附加到命令,然后将命令附加到调用方类。
演示
上面的命令模式示例程序的输出为:
Underlying OS is:Mac OS X Opening file in unix OS Writing file in unix OS Closing file in unix OS
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。
优缺点
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。
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。
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
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。
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