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类型：行为型

定义：将一个请求封装成一个对象，从而让你使用不同的请求把客户端参数化，对请求排队或者记录请求日志，可以提供命令的撤销和恢复功能。

命令模式（Command）是指，把请求封装成一个命令，然后执行该命令。

在使用命令模式前，我们先以一个编辑器为例子，看看如何实现简单的编辑操作：

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public class TextEditor {
    private StringBuilder buffer = new StringBuilder();

    public void copy() {
        ...
    }

    public void paste() {
        String text = getFromClipBoard();
        add(text);
    }

    public void add(String s) {
        buffer.append(s);
    }

    public void delete() {
        if (buffer.length() > 0) {
            buffer.deleteCharAt(buffer.length() - 1);
        }
    }

    public String getState() {
        return buffer.toString();
    }
}

我们用一个StringBuilder模拟一个文本编辑器，它支持copy()、paste()、add()、delete()等方法。

正常情况，我们像这样调用TextEditor：

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TextEditor editor = new TextEditor();
editor.add("Command pattern in text editor.\n");
editor.copy();
editor.paste();
System.out.println(editor.getState());

这是直接调用方法，调用方需要了解TextEditor的所有接口信息。

如果改用命令模式，我们就要把调用方发送命令和执行方执行命令分开。怎么分？

解决方案是引入一个Command接口：

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public interface Command {
    void execute();
}

调用方创建一个对应的Command，然后执行，并不关心内部是如何具体执行的。

为了支持CopyCommand和PasteCommand这两个命令，我们从Command接口派生：

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public class CopyCommand implements Command {
    // 持有执行者对象:
    private TextEditor receiver;

    public CopyCommand(TextEditor receiver) {
        this.receiver = receiver;
    }

    public void execute() {
        receiver.copy();
    }
}

public class PasteCommand implements Command {
    private TextEditor receiver;

    public PasteCommand(TextEditor receiver) {
        this.receiver = receiver;
    }

    public void execute() {
        receiver.paste();
    }
}

最后我们把Command和TextEditor组装一下，客户端这么写：

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TextEditor editor = new TextEditor();
editor.add("Command pattern in text editor.\n");
// 执行一个CopyCommand:
Command copy = new CopyCommand(editor);
copy.execute();
editor.add("----\n");
// 执行一个PasteCommand:
Command paste = new PasteCommand(editor);
paste.execute();
System.out.println(editor.getState());

这就是命令模式的结构：

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┌──────┐      ┌───────┐
│Client│─ ─ ─>│Command│
└──────┘      └───────┘
                  │  ┌──────────────┐
                  ├─>│ CopyCommand  │
                  │  ├──────────────┤
                  │  │editor.copy() │─ ┐
                  │  └──────────────┘
                  │                    │  ┌────────────┐
                  │  ┌──────────────┐   ─>│ TextEditor │
                  └─>│ PasteCommand │  │  └────────────┘
                     ├──────────────┤
                     │editor.paste()│─ ┘
                     └──────────────┘

有的童鞋会有疑问：搞了一大堆Command，多了好几个类，还不如直接这么写简单：

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TextEditor editor = new TextEditor();
editor.add("Command pattern in text editor.\n");
editor.copy();
editor.paste();

实际上，使用命令模式，确实增加了系统的复杂度。如果需求很简单，那么直接调用显然更直观而且更简单。

那么我们还需要命令模式吗？

答案是视需求而定。如果TextEditor复杂到一定程度，并且需要支持Undo、Redo的功能时，就需要使用命令模式，因为我们可以给每个命令增加undo()：

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public interface Command {
    void execute();
    void undo();
}

然后把执行的一系列命令用List保存起来，就既能支持Undo，又能支持Redo。这个时候，我们又需要一个Invoker对象，负责执行命令并保存历史命令：

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│   Client    │
└─────────────┘
       │

       │
       ▼
┌─────────────┐
│   Invoker   │
├─────────────┤    ┌───────┐
│List commands│─ ─>│Command│
│invoke(c)    │    └───────┘
│undo()       │        │  ┌──────────────┐
└─────────────┘        ├─>│ CopyCommand  │
                       │  ├──────────────┤
                       │  │editor.copy() │─ ┐
                       │  └──────────────┘
                       │                    │  ┌────────────┐
                       │  ┌──────────────┐   ─>│ TextEditor │
                       └─>│ PasteCommand │  │  └────────────┘
                          ├──────────────┤
                          │editor.paste()│─ ┘
                          └──────────────┘

可见，模式带来的设计复杂度的增加是随着需求而增加的，它减少的是系统各组件的耦合度。

命令模式的结构

命令模式是对命令的封装。命令模式把发出命令的责任和执行命令的责任分割开，委派给不同的对象。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。

命令允许请求的一方和接收请求的一方能够独立演化，从而具有以下的优点：

  • 命令模式使新的命令很容易地被加入到系统里。
  • 允许接收请求的一方决定是否要否决请求。
  • 能较容易地设计一个命令队列。
  • 可以容易地实现对请求的撤销和恢复。
  • 在需要的情况下，可以较容易地将命令记入日志。

命令模式涉及到五个角色，它们分别是：

  • 客户端(Client)角色：创建一个具体命令(ConcreteCommand)对象并确定其接收者。
  • 命令(Command)角色：声明了一个给所有具体命令类的抽象接口。
  • 具体命令(ConcreteCommand)角色：定义一个接收者和行为之间的弱耦合；实现execute()方法，负责调用接收者的相应操作。execute()方法通常叫做执行方法。
  • 请求者(Invoker)角色：负责调用命令对象执行请求，相关的方法叫做行动方法。
  • 接收者(Receiver)角色：负责具体实施和执行一个请求。任何一个类都可以成为接收者，实施和执行请求的方法叫做行动方法。

简单实现

抽象命令角色类

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public interface Command {
    /**
     * 执行方法
     */
    void execute();
}

具体命令角色类

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public class ConcreteCommand implements Command {
    //持有相应的接收者对象
    private Receiver receiver = null;
    /**
     * 构造方法
     */
    public ConcreteCommand(Receiver receiver){
        this.receiver = receiver;
    }
    @Override
    public void execute() {
        //通常会转调接收者对象的相应方法，让接收者来真正执行功能
        receiver.action();
    }

}

请求者角色类

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public class Invoker {
    /**
     * 持有命令对象
     */
    private Command command = null;
    /**
     * 构造方法
     */
    public Invoker(Command command){
        this.command = command;
    }
    /**
     * 行动方法
     */
    public void action(){
        
        command.execute();
    }
}

接收者角色类

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public class Receiver {
    /**
     * 真正执行命令相应的操作
     */
    public void action(){
        System.out.println("执行操作");
    }
}

客户端

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public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //创建接收者
        Receiver receiver = new Receiver();
        //创建命令对象，设定它的接收者
        Command command = new ConcreteCommand(receiver);
        //创建请求者，把命令对象设置进去
        Invoker invoker = new Invoker(command);
        //执行方法
        invoker.action();
    }

}

AudioPlayer系统

小女孩茱丽(Julia)有一个盒式录音机，此录音机有播音(Play)、倒带(Rewind)和停止(Stop)功能，录音机的键盘便是请求者(Invoker)角色；茱丽(Julia)是客户端角色，而录音机便是接收者角色。Command类扮演抽象命令角色，而PlayCommand、StopCommand和RewindCommand便是具体命令类。茱丽(Julia)不需要知道播音(play)、倒带(rewind)和停止(stop)功能是怎么具体执行的，这些命令执行的细节全都由键盘(Keypad)具体实施。茱丽(Julia)只需要在键盘上按下相应的键便可以了。
录音机是典型的命令模式。录音机按键把客户端与录音机的操作细节分割开来。

接收者角色，由录音机类扮演

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public class AudioPlayer {
    
    public void play(){
        System.out.println("播放...");
    }
    
    public void rewind(){
        System.out.println("倒带...");
    }
    
    public void stop(){
        System.out.println("停止...");
    }
}

抽象命令角色类

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public interface Command {
    /**
     * 执行方法
     */
    public void execute();
}

具体命令角色类

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public class PlayCommand implements Command {

    private AudioPlayer myAudio;
    
    public PlayCommand(AudioPlayer audioPlayer){
        myAudio = audioPlayer;
    }
    /**
     * 执行方法
     */
    @Override
    public void execute() {
        myAudio.play();
    }

}

public class RewindCommand implements Command {

    private AudioPlayer myAudio;
    
    public RewindCommand(AudioPlayer audioPlayer){
        myAudio = audioPlayer;
    }
    @Override
    public void execute() {
        myAudio.rewind();
    }

}

public class StopCommand implements Command {
    private AudioPlayer myAudio;
    
    public StopCommand(AudioPlayer audioPlayer){
        myAudio = audioPlayer;
    }
    @Override
    public void execute() {
        myAudio.stop();
    }

}

请求者角色，由键盘类扮演

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public class Keypad {
    private Command playCommand;
    private Command rewindCommand;
    private Command stopCommand;
    
    public void setPlayCommand(Command playCommand) {
        this.playCommand = playCommand;
    }
    public void setRewindCommand(Command rewindCommand) {
        this.rewindCommand = rewindCommand;
    }
    public void setStopCommand(Command stopCommand) {
        this.stopCommand = stopCommand;
    }
    /**
     * 执行播放方法
     */
    public void play(){
        playCommand.execute();
    }
    /**
     * 执行倒带方法
     */
    public void rewind(){
        rewindCommand.execute();
    }
    /**
     * 执行播放方法
     */
    public void stop(){
        stopCommand.execute();
    }
}

客户端角色，由茱丽小女孩扮演

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public class Julia {
    public static void main(String[]args){
        //创建接收者对象
        AudioPlayer audioPlayer = new AudioPlayer();
        //创建命令对象
        Command playCommand = new PlayCommand(audioPlayer);
        Command rewindCommand = new RewindCommand(audioPlayer);
        Command stopCommand = new StopCommand(audioPlayer);
        //创建请求者对象
        Keypad keypad = new Keypad();
        keypad.setPlayCommand(playCommand);
        keypad.setRewindCommand(rewindCommand);
        keypad.setStopCommand(stopCommand);
        //测试
        keypad.play();
        keypad.rewind();
        keypad.stop();
        keypad.play();
        keypad.stop();
    }
}

宏命令

所谓宏命令简单点说就是包含多个命令的命令，是一个命令的组合。
设想茱丽的录音机有一个记录功能，可以把一个一个的命令记录下来，再在任何需要的时候重新把这些记录下来的命令一次性执行，这就是所谓的宏命令集功能。因此，茱丽的录音机系统现在有四个键，分别为播音、倒带、停止和宏命令功能。此时系统的设计与前面的设计相比有所增强，主要体现在Julia类现在有了一个新方法，用以操作宏命令键。

宏命令接口，定义出具体宏命令所需要的接口。

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public interface MacroCommand extends Command {
    /**
     * 宏命令聚集的管理方法
     * 可以添加一个成员命令
     */
    public void add(Command cmd);
    /**
     * 宏命令聚集的管理方法
     * 可以删除一个成员命令
     */
    public void remove(Command cmd);
}

具体的宏命令类，负责把个别的命令合成宏命令。

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public class MacroAudioCommand implements MacroCommand {
    
    private List<Command> commandList = new ArrayList<Command>();
    /**
     * 宏命令聚集管理方法
     */
    @Override
    public void add(Command cmd) {
        commandList.add(cmd);
    }
    /**
     * 宏命令聚集管理方法
     */
    @Override
    public void remove(Command cmd) {
        commandList.remove(cmd);
    }
    /**
     * 执行方法
     */
    @Override
    public void execute() {
        for(Command cmd : commandList){
            cmd.execute();
        }
    }

}

客户端

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public class Julia {
    
    public static void main(String[]args){
        //创建接收者对象
        AudioPlayer audioPlayer = new AudioPlayer();
        //创建命令对象
        Command playCommand = new PlayCommand(audioPlayer);
        Command rewindCommand = new RewindCommand(audioPlayer);
        Command stopCommand = new StopCommand(audioPlayer);
        
        MacroCommand marco = new MacroAudioCommand();
        
        marco.add(playCommand);
        marco.add(rewindCommand);
        marco.add(stopCommand);
        marco.execute();
    }
}

宏命令就是个list，我把命令都放到list里，需要的时候顺序执行list中的命令。

是否应该使用设计模式

对于一个场合到底用不用模式，这对所有的开发人员来说都是一个很纠结的问题。有时候，因为预见到需求上会发生的某些变化，为了系统的灵活性和可扩展性而使用了某种设计模式，但这个预见的需求偏偏没有，相反，没预见到的需求倒是来了不少，导致在修改代码的时候，使用的设计模式反而起了相反的作用，以至于整个项目组怨声载道。这样的例子，我相信每个程序设计者都遇到过。所以，基于敏捷开发的原则，我们在设计程序的时候，如果按照目前的需求，不使用某种模式也能很好地解决，那么我们就不要引入它，因为要引入一种设计模式并不困难，我们大可以在真正需要用到的时候再对系统进行一下，引入这个设计模式。

拿命令模式来说吧，我们开发中，请求-响应模式的功能非常常见，一般来说，我们会把对请求的响应操作封装到一个方法中，这个封装的方法可以称之为命令，但不是命令模式。到底要不要把这种设计上升到模式的高度就要另行考虑了，因为，如果使用命令模式，就要引入调用者、接收者两个角色，原本放在一处的逻辑分散到了三个类中，设计时，必须考虑这样的代价是否值得。

参考
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