)
命令模式(Command)
意图
将一个请求封装为一个对象，从而使你可以用不同的请求对客户进行参数化，支持请求的排队、记录日志、撤销等操作。
UML 图
优点
- 解耦调用者和接收者：调用者不需要知道接收者的具体实现
- 支持命令的排队和日志：可以轻松实现命令队列和日志记录
- 支持撤销和重做：通过维护命令历史，可以实现撤销和重做功能
- 易于扩展新命令：新增命令不需要修改现有代码
- 支持宏命令：可以将多个命令组合成一个复合命令
缺点
- 类数量增加：每个命令都需要一个具体的命令类
- 复杂度增加：引入了额外的抽象层，增加了系统复杂度
- 性能开销：命令对象的创建和管理可能带来一定的性能开销
- 内存占用：维护命令历史可能占用较多内存
- 过度设计：简单场景下使用可能显得过于复杂
代码示例
以人类指挥机器人执行各种任务为例：
1. 命令接口 (Command Interface)
// 命令接口
public interface Command {void execute();void undo();String getDescription();
}
2. 接收者 (Receiver) - 机器人
// 接收者 - 机器人
public class Robot {private String name;public Robot(String name) {this.name = name;}public void cook(String dish) {System.out.println("🤖 " + name + " 正在烹饪: " + dish);}public void clean(String area) {System.out.println("🧹 " + name + " 正在打扫: " + area);}public void deliver(String item, String location) {System.out.println("📦 " + name + " 正在配送 " + item + " 到 " + location);}public void stopCurrentTask() {System.out.println("⏹️ " + name + " 停止当前任务");}
}
3. 具体命令 (Concrete Commands)
// 烹饪命令
public class CookCommand implements Command {private Robot robot;private String dish;public CookCommand(Robot robot, String dish) {this.robot = robot;this.dish = dish;}@Overridepublic void execute() {robot.cook(dish);}@Overridepublic void undo() {robot.stopCurrentTask();System.out.println("撤销烹饪: " + dish);}@Overridepublic String getDescription() {return "烹饪 " + dish;}
}// 打扫命令
public class CleanCommand implements Command {private Robot robot;private String area;public CleanCommand(Robot robot, String area) {this.robot = robot;this.area = area;}@Overridepublic void execute() {robot.clean(area);}@Overridepublic void undo() {robot.stopCurrentTask();System.out.println("撤销打扫: " + area);}@Overridepublic String getDescription() {return "打扫 " + area;}
}// 配送命令
public class DeliverCommand implements Command {private Robot robot;private String item;private String location;public DeliverCommand(Robot robot, String item, String location) {this.robot = robot;this.item = item;this.location = location;}@Overridepublic void execute() {robot.deliver(item, location);}@Overridepublic void undo() {robot.stopCurrentTask();System.out.println("撤销配送: " + item + " 到 " + location);}@Overridepublic String getDescription() {return "配送 " + item + " 到 " + location;}
}
4. 调用者 (Invoker) - 人类指挥官
// 调用者 - 人类指挥官
public class HumanCommander {private List<Command> commandHistory = new ArrayList<>();private Command currentCommand;public void setCommand(Command command) {this.currentCommand = command;}public void executeCommand() {if (currentCommand != null) {System.out.println("🚀 执行命令: " + currentCommand.getDescription());currentCommand.execute();commandHistory.add(currentCommand);}}public void undoLastCommand() {if (!commandHistory.isEmpty()) {Command lastCommand = commandHistory.remove(commandHistory.size() - 1);System.out.println("↩️ 撤销命令: " + lastCommand.getDescription());lastCommand.undo();}}public void showCommandHistory() {System.out.println("\n📋 命令历史:");for (int i = 0; i < commandHistory.size(); i++) {System.out.println((i + 1) + ". " + commandHistory.get(i).getDescription());}}
}
5. 客户端代码 (Client Code)
public class CommandPatternDemo {public static void main(String[] args) {// 创建接收者 - 机器人Robot kitchenRobot = new Robot("厨房机器人");Robot cleaningRobot = new Robot("清洁机器人");Robot deliveryRobot = new Robot("配送机器人");// 创建具体命令Command cookDinner = new CookCommand(kitchenRobot, "红烧牛肉");Command cleanKitchen = new CleanCommand(cleaningRobot, "厨房");Command deliverPackage = new DeliverCommand(deliveryRobot, "快递", "A栋101");Command cookDessert = new CookCommand(kitchenRobot, "水果沙拉");// 创建调用者 - 人类指挥官HumanCommander commander = new HumanCommander();System.out.println("=== 执行一系列命令 ===");// 执行第一个命令commander.setCommand(cookDinner);commander.executeCommand();// 执行第二个命令commander.setCommand(cleanKitchen);commander.executeCommand();// 执行第三个命令commander.setCommand(deliverPackage);commander.executeCommand();System.out.println("\n=== 撤销上一个命令 ===");commander.undoLastCommand();System.out.println("\n=== 执行新命令 ===");commander.setCommand(cookDessert);commander.executeCommand();// 显示命令历史commander.showCommandHistory();System.out.println("\n=== 批量撤销 ===");commander.undoLastCommand(); // 撤销甜点commander.undoLastCommand(); // 撤销打扫commander.undoLastCommand(); // 撤销烹饪commander.showCommandHistory();}
}
在Java标准库中的应用
命令模式在Java标准库中有多种应用：
- Runnable接口
// Runnable就是一个简单的命令模式实现
Runnable task = () -> System.out.println("执行任务");
new Thread(task).start(); // Invoker
- Swing的Action接口
Action action = new AbstractAction("点击") {@Overridepublic void actionPerformed(ActionEvent e) {// 命令执行}
};
JButton button = new JButton(action); // Invoker
- 线程池执行命令
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
executor.execute(() -> {// 命令执行逻辑
}); // Invoker
- Servlet的Service方法
protected void service(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) {// 根据请求参数选择不同的命令执行
}
总结
命令模式通过将请求封装为对象，实现了请求的发送者和接收者之间的解耦。在人类与机器人的交互场景中，人类作为调用者只需要发出命令，而不需要了解机器人具体如何执行任务。这种模式支持命令的排队、日志记录、撤销重做等功能，非常适合需要支持事务操作或需要记录操作历史的系统。
该模式的灵活性使得系统可以轻松地扩展新的命令类型，而不需要修改现有的调用者代码。虽然会增加一些类的数量，但在需要复杂命令管理的系统中，这种额外的复杂度是值得的。