命令模式

命令模式：解耦请求与执行的行为设计艺术

一、命令模式的定义与核心思想

命令模式（Command Pattern） 是一种行为型设计模式，它将一个请求封装为一个对象，使发出请求的责任和执行请求的责任分离。其核心思想是 “请求的抽象化”—— 通过引入命令对象作为中间媒介，让请求发送者（客户端）无需知晓请求的具体执行细节（如执行对象、执行逻辑），只需调用命令对象的统一方法即可触发执行。

简单来说，命令模式解决了 “请求发送者与接收者之间的紧耦合” 问题。例如，遥控器控制家电、GUI 中的按钮操作、撤销 / 重做功能，底层都依赖命令模式的设计思路，实现了请求发送者与接收者的解耦。

二、命令模式的角色构成

命令模式通常包含以下 5 个核心角色，各角色职责清晰、分工协作：

角色名称	核心职责	示例（遥控器控制电灯场景）
命令接口（Command）	定义执行请求的统一方法（如 execute()），是所有具体命令的抽象	LightCommand 接口
具体命令（ConcreteCommand）	实现命令接口，封装具体的请求逻辑：持有接收者对象，调用接收者的相关方法完成请求	TurnOnLightCommand（开灯命令）、TurnOffLightCommand（关灯命令）
接收者（Receiver）	实际执行请求的对象，包含完成请求所需的业务逻辑	Light 类（提供 turnOn()、turnOff() 方法）
调用者（Invoker）	持有命令对象，负责触发命令的执行（无需知晓命令的具体实现）	RemoteControl（遥控器，提供 pressButton() 方法）
客户端（Client）	创建具体命令对象和接收者对象，将接收者传入命令对象，再将命令对象传入调用者，完成组装	测试代码中的 main 方法

三、命令模式的工作原理与实现

1. 工作流程

1. 客户端创建接收者对象（如电灯）和具体命令对象（如开灯命令），并将接收者注入具体命令；

2. 客户端将具体命令对象传入调用者（如遥控器）；

3. 调用者通过调用命令对象的统一 execute() 方法，触发具体命令的执行；

4. 具体命令对象调用接收者的对应方法，完成实际业务逻辑（如电灯亮起）。

2. 基础实现（遥控器控制电灯）

（1）命令接口（Command）

// 命令接口：定义统一的执行方法

public interface Command {

   void execute(); // 执行命令

}

（2）接收者：电灯类

// 接收者：实际执行命令的对象（电灯）

public class Light {

   private String name; // 电灯名称

   public Light(String name) {

       this.name = name;

   }

   // 接收者的业务方法：开灯

   public void turnOn() {

       System.out.println(name + "：电灯已打开，亮起～");

   }

   // 接收者的业务方法：关灯

   public void turnOff() {

       System.out.println(name + "：电灯已关闭，熄灭～");

   }

}

（3）具体命令

① 开灯命令

// 具体命令：开灯命令

public class TurnOnLightCommand implements Command {

   private Light light; // 持有接收者对象（电灯）

   // 构造器注入接收者

   public TurnOnLightCommand(Light light) {

       this.light = light;

   }

   @Override

   public void execute() {

       light.turnOn(); // 调用接收者的开灯方法

   }

}

② 关灯命令

// 具体命令：关灯命令

public class TurnOffLightCommand implements Command {

   private Light light; // 持有接收者对象（电灯）

   // 构造器注入接收者

   public TurnOffLightCommand(Light light) {

       this.light = light;

   }

   @Override

   public void execute() {

       light.turnOff(); // 调用接收者的关灯方法

   }

}

（4）调用者：遥控器类

// 调用者：遥控器（持有命令对象，触发命令执行）

public class RemoteControl {

   private Command command; // 持有当前命令对象

   // 设置命令（支持动态切换命令）

   public void setCommand(Command command) {

       this.command = command;

   }

   // 触发命令执行（按钮按下动作）

   public void pressButton() {

       if (command != null) {

           command.execute();

       } else {

           System.out.println("未设置命令，无法执行操作～");

       }

   }

}

（5）客户端测试

public class Client {

   public static void main(String[] args) {

       // 1. 创建接收者：客厅电灯

       Light livingRoomLight = new Light("客厅电灯");

       // 2. 创建具体命令：开灯命令、关灯命令（注入接收者）

       Command turnOnCommand = new TurnOnLightCommand(livingRoomLight);

       Command turnOffCommand = new TurnOffLightCommand(livingRoomLight);

       // 3. 创建调用者：遥控器

       RemoteControl remote = new RemoteControl();

       // 4. 执行开灯命令

       remote.setCommand(turnOnCommand);

       System.out.println("按下遥控器开关键：");

       remote.pressButton();

       // 5. 执行关灯命令

       remote.setCommand(turnOffCommand);

       System.out.println("n再次按下遥控器开关键：");

       remote.pressButton();

   }

}

输出结果

按下遥控器开关键：

客厅电灯：电灯已打开，亮起～

再次按下遥控器开关键：

客厅电灯：电灯已关闭，熄灭～

3. 扩展：支持撤销（Undo）功能

命令模式的核心优势之一是易于扩展 “撤销 / 重做”。只需在命令接口中新增 undo() 方法，具体命令实现该方法即可：

（1）扩展命令接口

public interface Command {

   void execute(); // 执行命令

   void undo(); // 撤销命令

}

（2）修改具体命令类

① 开灯命令（支持撤销）

public class TurnOnLightCommand implements Command {

   private Light light;

   public TurnOnLightCommand(Light light) {

       this.light = light;

   }

   @Override

   public void execute() {

       light.turnOn();

   }

   @Override

   public void undo() {

       light.turnOff(); // 撤销开灯：执行关灯操作

   }

}

② 关灯命令（支持撤销）

public class TurnOffLightCommand implements Command {

   private Light light;

   public TurnOffLightCommand(Light light) {

       this.light = light;

   }

   @Override

   public void execute() {

       light.turnOff();

   }

   @Override

   public void undo() {

       light.turnOn(); // 撤销关灯：执行开灯操作

   }

}

（3）修改调用者（记录历史命令）

public class RemoteControl {

   private Command currentCommand; // 当前命令

   private Command lastCommand; // 记录上一次执行的命令（用于撤销）

   public void setCommand(Command command) {

       this.currentCommand = command;

   }

   public void pressButton() {

       if (currentCommand != null) {

           currentCommand.execute();

           lastCommand = currentCommand; // 记录执行过的命令

       } else {

           System.out.println("未设置命令，无法执行操作～");

       }

   }

   // 撤销操作

   public void pressUndoButton() {

       if (lastCommand != null) {

           System.out.println("执行撤销操作：");

           lastCommand.undo();

           lastCommand = null; // 撤销后清空历史命令（简化实现）

       } else {

           System.out.println("无历史命令可撤销～");

       }

   }

}

（4）扩展客户端测试

public class Client {

   public static void main(String[] args) {

       Light livingRoomLight = new Light("客厅电灯");

       Command turnOnCommand = new TurnOnLightCommand(livingRoomLight);

       Command turnOffCommand = new TurnOffLightCommand(livingRoomLight);

       RemoteControl remote = new RemoteControl();

       // 执行开灯 -> 撤销开灯

       remote.setCommand(turnOnCommand);

       System.out.println("按下遥控器开关键：");

       remote.pressButton();

       remote.pressUndoButton();

       // 执行关灯 -> 撤销关灯

       System.out.println("n按下遥控器关关键：");

       remote.setCommand(turnOffCommand);

       remote.pressButton();

       remote.pressUndoButton();

   }

}

扩展输出结果

按下遥控器开关键：

客厅电灯：电灯已打开，亮起～

执行撤销操作：

客厅电灯：电灯已关闭，熄灭～

按下遥控器关关键：

客厅电灯：电灯已关闭，熄灭～

执行撤销操作：

客厅电灯：电灯已打开，亮起～

四、命令模式的应用场景

命令模式适用于以下场景：

1. 请求发送者与接收者解耦：例如，GUI 中的按钮（发送者）无需知道具体执行逻辑（如打开文件、保存文件），只需关联对应命令即可。

2. 需要支持撤销 / 重做操作：例如，文本编辑器的撤销（Ctrl+Z）、重做（Ctrl+Y），命令模式可通过记录命令历史实现。

3. 需要动态切换命令：例如，遥控器可切换控制电灯、电视、空调等不同设备，只需更换命令对象即可。

4. 需要批量执行命令（命令队列）：例如，批处理任务（如批量备份文件），可将多个命令存入队列，依次执行。

5. 需要日志记录命令执行：例如，数据库事务的日志恢复，记录所有执行过的命令，异常时通过命令回滚数据。

五、命令模式的优缺点

优点

1. 解耦请求发送者与接收者：发送者无需知道接收者的存在，也无需了解执行逻辑，只需调用命令的统一方法，符合 “开闭原则”。

2. 易于扩展新命令：新增命令只需实现命令接口，无需修改原有调用者和接收者代码，扩展性强。

3. 支持撤销 / 重做、命令队列等高级功能：通过记录命令历史或组合命令，可轻松实现复杂操作。

4. 便于管理命令执行：可对命令进行日志记录、事务管理（如批量执行、异常回滚）。

缺点

1. 类数量增多：每个命令都需要对应一个具体命令类，若命令较多，会导致系统中类的数量激增，增加维护成本。

2. 简单场景下冗余：对于简单的请求（如直接调用一个方法），使用命令模式会增加不必要的复杂性。

3. 命令对象可能占用较多内存：若需要记录大量命令历史（如撤销多次操作），会占用一定的内存空间。

六、命令模式与其他模式的区别

1. 与策略模式：

• 命令模式：聚焦 “请求的封装与解耦”，核心是 “谁发起、谁执行” 的分离；

• 策略模式：聚焦 “算法的替换”，核心是 “如何执行” 的灵活切换（发送者知晓接收者）。

1. 与观察者模式：

• 命令模式：是 “一对一” 的请求传递（调用者 -> 命令 -> 接收者）；

• 观察者模式：是 “一对多” 的事件通知（主题 -> 多个观察者）。