Command Pattern


1.1. 模式動機

在軟件設計中，我們經常需要向某些對象發送請求，但是並不知道請求的接收者是誰，也不知道被請求的操作是哪個，我們只需在程序運行時指定具體的請求接收者即可，此時，可以使用命令模式來進行設計，使得請求發送者與請求接收者消除彼此之間的耦合，讓對象之間的調用關係更加靈活。
命令模式可以對發送者和接收者完全解耦，發送者與接收者之間沒有直接引用關係，發送請求的對像只需要知道如何發送請求，而不必知道如何完成請求。這就是命令模式的模式動機。

1.2. 模式定義

命令模式(Command Pattern)：將一個請求封裝為一個對象，從而使我們可用不同的請求對客戶進行參數化；對請求排隊或者記錄請求日誌，以及支持可撤銷的操作。命令模式是一種對象行為型模式，其別名為動作(Action)模式或事務(Transaction)模式。

1.3. 模式結構

命令模式包含如下角色：
  • Command: 抽象命令類
  • ConcreteCommand: 具體命令類
  • Invoker: 調用者
  • Receiver: 接收者
  • Client:客戶類


1.4. 時序圖


1.5. 代碼分析

#include <iostream>
#include "ConcreteCommand.h"
#include "Invoker.h"
#include "Receiver.h"

using namespace std ;

int main ( int argc , char * argv [])
{
Receiver * pReceiver = new Receiver (); ConcreteCommand * pCommand = new ConcreteCommand ( pReceiver ); Invoker * pInvoker = new Invoker ( pCommand ); pInvoker -> call (); delete pReceiver ; delete pCommand ; delete pInvoker ; 
return 0 ;
}

////////////////////////////////////////////////// /////////
// Receiver.h
// Implementation of the Class Receiver
// Created on: 07-十月-2014 17:44:02
// Original author: colin
/////// ////////////////////////////////////////////////// //

#if !defined(EA_8E5430BB_0904_4a7d_9A3B_7169586237C8__INCLUDED_)
#define EA_8E5430BB_0904_4a7d_9A3B_7169586237C8__INCLUDED_

class Receiver
{

public :
        Receiver ();
        virtual ~ Receiver ();

        void action ();

};
#endif // !defined(EA_8E5430BB_0904_4a7d_9A3B_7169586237C8__INCLUDED_)
////////////////////////////////////////////////// /////////
// Receiver.cpp
// Implementation of the Class Receiver
// Created on: 07-十月-2014 17:44:02
// Original author: colin
/////// ////////////////////////////////////////////////// //

#include "Receiver.h"
#include <iostream>
using namespace std ;

Receiver :: Receiver (){

}

Receiver ::~ Receiver (){

}

void Receiver :: action (){
        cout << "receiver action." << endl ;
}
////////////////////////////////////////////////// /////////
// ConcreteCommand.h
// Implementation of the Class ConcreteCommand
// Created on: 07-十月-2014 17:44:01
// Original author: colin
/////// ////////////////////////////////////////////////// //

#if !defined(EA_1AE70D53_4868_4e81_A1B8_1088DA355C23__INCLUDED_)
#define EA_1AE70D53_4868_4e81_A1B8_1088DA355C23__INCLUDED_

#include "Command.h"
#include "Receiver.h"

class ConcreteCommand : public Command
{

public :
        ConcreteCommand ( Receiver * pReceiver );
        virtual ~ ConcreteCommand ();
        virtual void execute ();
private :
Receiver * m_pReceiver ;



};
#endif // !defined(EA_1AE70D53_4868_4e81_A1B8_1088DA355C23__INCLUDED_)
////////////////////////////////////////////////// /////////
// ConcreteCommand.cpp
// Implementation of the Class ConcreteCommand
// Created on: 07-十月-2014 17:44:02
// Original author: colin
/////// ////////////////////////////////////////////////// //

#include "ConcreteCommand.h"
#include <iostream>
using namespace std ;


ConcreteCommand :: ConcreteCommand ( Receiver * pReceiver ){
        m_pReceiver = pReceiver ;
}



ConcreteCommand ::~ ConcreteCommand (){

}

void ConcreteCommand :: execute (){
cout << "ConcreteCommand::execute" << endl ; m_pReceiver -> action (); }
////////////////////////////////////////////////// /////////
// Invoker.h
// Implementation of the Class Invoker
// Created on: 07-十月-2014 17:44:02
// Original author: colin
/////// ////////////////////////////////////////////////// //

#if !defined(EA_3DACB62A_0813_4d11_8A82_10BF1FB00D9A__INCLUDED_)
#define EA_3DACB62A_0813_4d11_8A82_10BF1FB00D9A__INCLUDED_

#include "Command.h"

class Invoker
{

public :
Invoker ( Command * pCommand ); virtual ~ Invoker (); void call (); private : Command * m_pCommand ; }; #endif // !defined(EA_3DACB62A_0813_4d11_8A82_10BF1FB00D9A__INCLUDED_)
////////////////////////////////////////////////// /////////
// Invoker.cpp
// Implementation of the Class Invoker
// Created on: 07-十月-2014 17:44:02
// Original author: colin
/////// ////////////////////////////////////////////////// //

#include "Invoker.h"
#include <iostream>
using namespace std ;

Invoker :: Invoker ( Command * pCommand ){
        m_pCommand = pCommand ;
}

Invoker ::~ Invoker (){

}

void Invoker :: call (){
cout << "invoker calling" << endl ; m_pCommand -> execute (); }

1.6. 模式分析

命令模式的本質是對命令進行封裝，將發出命令的責任和執行命令的責任分割開。
  • 每一個命令都是一個操作：請求的一方發出請求，要求執行一個操作；接收的一方收到請求，並執行操作。
  • 命令模式允許請求的一方和接收的一方獨立開來，使得請求的一方不必知道接收請求的一方的接口，更不必知道請求是怎麼被接收，以及操作是否被執行、何時被執行，以及是怎麼被執行的。
  • 命令模式使請求本身成為一個對象，這個對象和其他對像一樣可以被存儲和傳遞。
  • 命令模式的關鍵在於引入了抽象命令接口，且發送者針對抽象命令接口編程，只有實現了抽象命令接口的具體命令才能與接收者相關聯。

1.7. 實例

實例一：電視機遙控器
  • 電視機是請求的接收者，遙控器是請求的發送者，遙控器上有一些按鈕，不同的按鈕對應電視機的不同操作。抽象命令角色由一個命令接口來扮演，有三個具體的命令類實現了抽象命令接口，這三個具體命令類分別代表三種操作：打開電視機、關閉電視機和切換頻道。顯然，電視機遙控器就是一個典型的命令模式應用實例。


時序圖:


1.8. 優點

命令模式的優點
  • 降低系統的耦合度。
  • 新的命令可以很容易地加入到系統中。
  • 可以比較容易地設計一個命令隊列和宏命令（組合命令）。
  • 可以方便地實現對請求的Undo和Redo。

1.9. 缺點

命令模式的缺點
  • 使用命令模式可能會導致某些系統有過多的具體命令類。因為針對每一個命令都需要設計一個具體命令類，因此某些系統可能需要大量具體命令類，這將影響命令模式的使用。

1.10. 適用環境

在以下情況下可以使用命令模式：
  • 系統需要將請求調用者和請求接收者解耦，使得調用者和接收者不直接交互。
  • 系統需要在不同的時間指定請求、將請求排隊和執行請求。
  • 系統需要支持命令的撤銷(Undo)操作和恢復(Redo)操作。
  • 系統需要將一組操作組合在一起，即支持宏命令

1.11. 模式應用

很多系統都提供了宏命令功能，如UNIX平台下的Shell編程，可以將多條命令封裝在一個命令對像中，只需要一條簡單的命令即可執行一個命令序列，這也是命令模式的應用實例之一。

1.12. 模式擴展

宏命令又稱為組合命令，它是命令模式和組合模式聯用的產物。
-宏命令也是一個具體命令，不過它包含了對其他命令對象的引用，在調用宏命令的execute()方法時，將遞歸調用它所包含的每個成員命令的execute()方法，一個宏命令的成員對象可以是簡單命令，還可以繼續是宏命令。執行一個宏命令將執行多個具體命令，從而實現對命令的批處理。

1.13. 總結

  • 在命令模式中，將一個請求封裝為一個對象，從而使我們可用不同的請求對客戶進行參數化；對請求排隊或者記錄請求日誌，以及支持可撤銷的操作。命令模式是一種對象行為型模式，其別名為動作模式或事務模式。
  • 命令模式包含四個角色：抽象命令類中聲明了用於執行請求的execute()等方法，通過這些方法可以調用請求接收者的相關操作；具體命令類是抽象命令類的子類，實現了在抽象命令類中聲明的方法，它對應具體的接收者對象，將接收者對象的動作綁定其中；調用者即請求的發送者，又稱為請求者，它通過命令對象來執行請求；接收者執行與請求相關的操作，它具體實現對請求的業務處理。
  • 命令模式的本質是對命令進行封裝，將發出命令的責任和執行命令的責任分割開。命令模式使請求本身成為一個對象，這個對象和其他對像一樣可以被存儲和傳遞。
  • 命令模式的主要優點在於降低系統的耦合度，增加新的命令很方便，而且可以比較容易地設計一個命令隊列和宏命令，並方便地實現對請求的撤銷和恢復；其主要缺點在於可能會導致某些系統有過多的具體命令類。
  • 命令模式適用情況包括：需要將請求調用者和請求接收者解耦，使得調用者和接收者不直接交互；需要在不同的時間指定請求、將請求排隊和執行請求；需要支持命令的撤銷操作和恢復操作，需要將一組操作組合在一起，即支持宏命令。






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