命令模式Command.docx

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命令模式Command

命令模式（Command）

1 场景问题

 1.1 如何开机

       估计有些朋友看到这个标题会非常奇怪，电脑装配好了，如何开机？

不就是按下启动按钮就可以了吗？

难道还有什么玄机不成。

       对于使用电脑的客户——就是我们来说，开机确实很简单，按下启动按钮，然后耐心等待就可以了。

但是当我们按下启动按钮过后呢？

谁来处理？

如何处理？

都经历了怎样的过程，才让电脑真正的启动起来，供我们使用。

       先一起来简单的认识一下电脑的启动过程，了解一下即可。

∙当我们按下启动按钮，电源开始向主板和其它设备供电

∙主板的系统BIOS（基本输入输出系统）开始加电后自检

∙主板的BIOS会依次去寻找显卡等其它设备的BIOS，并让它们自检或者初始化

∙开始检测CPU、内存、硬盘、光驱、串口、并口、软驱、即插即用设备等等

∙BIOS更新ESCD（扩展系统配置数据），ESCD是BIOS和操作系统交换硬件配置数据的一种手段

∙等前面的事情都完成后，BIOS才按照用户的配置进行系统引导，进入操作系统里面，等到操作系统装载并初始化完毕，就出现我们熟悉的系统登录界面了。

1.2 与我何干

       讲了一通电脑启动的过程，有些朋友会想，这与我何干呢？

       没错，看起来这些硬件知识跟你没有什么大的关系，但是，如果现在提出一个要求：

请你用软件把上面的过程表现出来，你该如何实现？

       首先把上面的过程总结一下，主要就这么几个步骤：

首先加载电源，然后是设备检查，再然后是装载系统，最后电脑就正常启动了。

可是谁来完成这些过程？

如何完成？

       不能让使用电脑的客户——就是我们来做这些工作吧，真正完成这些工作的是主板，那么客户和主板如何发生联系呢？

现实中，是用连接线把按钮连接到主板上的，这样当客户按下按钮的时候，就相当于发命令给主板，让主板去完成后续的工作。

       另外，从客户的角度来看，开机就是按下按钮，不管什么样的主板都是一样的，也就是说，客户只管发出命令，谁接收命令，谁实现命令，如何实现，客户是不关心的。

1.3 有何问题

       把上面的问题抽象描述一下：

客户端只是想要发出命令或者请求，不关心请求的真正接收者是谁，也不关心具体如何实现，而且同一个请求的动作可以有不同的请求内容，当然具体的处理功能也不一样，请问该怎么实现？

2 解决方案

2.1 命令模式来解决

       用来解决上述问题的一个合理的解决方案就是命令模式。

那么什么是命令模式呢？

（1）命令模式定义

       将一个请求封装为一个对象，从而使你可用不同的请求对客户进行参数化；对请求排队或记录请求日志，以及支持可撤销的操作。

（2）应用命令模式来解决的思路

       首先来看看实际电脑的解决方案

       先画个图来描述一下，看看实际的电脑是如何处理上面描述的这个问题的，如图1所示：

                                 图1 电脑操作示意图

       当客户按下按钮的时候，按钮本身并不知道如何处理，于是通过连接线来请求主板，让主板去完成真正启动机器的功能。

       这里为了描述它们之间的关系，把主板画到了机箱的外面。

如果连接线连接到不同的主板，那么真正执行按钮请求的主板也就不同了，而客户是不知道这些变化的。

       通过引入按钮和连接线，来让发出命令的客户和命令的真正实现者——主板完全解耦，客户操作的始终是按钮，按钮后面的事情客户就统统不管了。

       要用程序来解决上面提出的问题，一种自然的方案就是来模拟上述解决思路。

       在命令模式中，会定义一个命令的接口，用来约束所有的命令对象，然后提供具体的命令实现，每个命令实现对象是对客户端某个请求的封装，对应于机箱上的按钮，一个机箱上可以有很多按钮，也就相当于会有多个具体的命令实现对象。

       在命令模式中，命令对象并不知道如何处理命令，会有相应的接收者对象来真正执行命令。

就像电脑的例子，机箱上的按钮并不知道如何处理功能，而是把这个请求转发给主板，由主板来执行真正的功能，这个主板就相当于命令模式的接收者。

        在命令模式中，命令对象和接收者对象的关系，并不是与生俱来的，需要有一个装配的过程，命令模式中的Client对象就来实现这样的功能。

这就相当于在电脑的例子中，有了机箱上的按钮，也有了主板，还需要有一个连接线把这个按钮连接到主板上才行。

       命令模式还会提供一个Invoker对象来持有命令对象，就像电脑的例子，机箱上会有多个按钮，这个机箱就相当于命令模式的Invoker对象。

这样一来，命令模式的客户端就可以通过Invoker来触发并要求执行相应的命令了，这也相当于真正的客户是按下机箱上的按钮来操作电脑一样。

2.2 模式结构和说明

       命令模式的结构如图2所示：

                                                 图2 命令模式结构图

Command：

       定义命令的接口，声明执行的方法。

ConcreteCommand：

       命令接口实现对象，是“虚”的实现；通常会持有接收者，并调用接收者的功能来完成命令要执行的操作。

Receiver：

       接收者，真正执行命令的对象。

任何类都可能成为一个接收者，只要它能够实现命令要求实现的相应功能。

Invoker：

       要求命令对象执行请求，通常会持有命令对象，可以持有很多的命令对象。

这个是客户端真正触发命令并要求命令执行相应操作的地方，也就是说相当于使用命令对象的入口。

Client：

       创建具体的命令对象，并且设置命令对象的接收者。

注意这个不是我们常规意义上的客户端，而是在组装命令对象和接收者，或许，把这个Client称为装配者会更好理解，因为真正使用命令的客户端是从Invoker来触发执行。

2.3 命令模式示例代码

（1）先来看看命令接口的定义，示例代码如下：

Java代码

1./** 

2. * 命令接口，声明执行的操作 

3. */  

4.public interface Command {  

5.    /** 

6.     * 执行命令对应的操作 

7.     */  

8.    public void execute（）;  

9.}  

/**

*命令接口，声明执行的操作

*/

publicinterfaceCommand{

/**

*执行命令对应的操作

*/

publicvoidexecute（）;

}

（2）再来看看具体的命令实现对象，示例代码如下：

Java代码

1./** 

2. * 具体的命令实现对象 

3. */  

4.public class ConcreteCommand implements Command {  

5.    /** 

6.     * 持有相应的接收者对象 

7.     */  

8.    private Receiver receiver = null;  

9.    /** 

10.     * 示意，命令对象可以有自己的状态 

11.     */  

12.    private String state;  

13.    /** 

14.     * 构造方法，传入相应的接收者对象 

15.     * @param receiver 相应的接收者对象 

16.     */  

17.    public ConcreteCommand（Receiver receiver）{  

18.        this.receiver = receiver;  

19.    }     

20.    public void execute（） {  

21.        //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  

22.        receiver.action（）;  

23.    }  

24.}  

/**

*具体的命令实现对象

*/

publicclassConcreteCommandimplementsCommand{

/**

*持有相应的接收者对象

*/

privateReceiverreceiver=null;

/**

*示意，命令对象可以有自己的状态

*/

privateStringstate;

/**

*构造方法，传入相应的接收者对象

*@paramreceiver相应的接收者对象

*/

publicConcreteCommand（Receiverreceiver）{

this.receiver=receiver;

}

publicvoidexecute（）{

//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（）;

}

}

（3）再来看看接收者对象的实现示意，示例代码如下：

Java代码

1./** 

2. * 接收者对象 

3. */  

4.public class Receiver {  

5.    /** 

6.     * 示意方法，真正执行命令相应的操作 

7.     */  

8.    public void action（）{  

9.        //真正执行命令操作的功能代码  

10.    }  

11.}  

/**

*接收者对象

*/

publicclassReceiver{

/**

*示意方法，真正执行命令相应的操作

*/

publicvoidaction（）{

//真正执行命令操作的功能代码

}

}

（4）接下来看看Invoker对象，示例代码如下：

Java代码

1./** 

2. * 调用者 

3. */  

4.public class Invoker {  

5.    /** 

6.     * 持有命令对象 

7.     */  

8.    private Command command = null;  

9.    /** 

10.     * 设置调用者持有的命令对象 

11.     * @param command 命令对象 

12.     */  

13.    public void setCommand（Command command） {  

14.        mand = command;  

15.    }  

16.    /** 

17.     * 示意方法，要求命令执行请求 

18.     */  

19.    public void runCommand（） {  

20.        //调用命令对象的执行方法  

21.        command.execute（）;  

22.    }  

23.}  

/**

*调用者

*/

publicclassInvoker{

/**

*持有命令对象

*/

privateCommandcommand=null;

/**

*设置调用者持有的命令对象

*@paramcommand命令对象

*/

publicvoidsetCommand（Commandcommand）{

mand=command;

}

/**

*示意方法，要求命令执行请求

*/

publicvoidrunCommand（）{

//调用命令对象的执行方法

command.execute（）;

}

}

（5）再来看看Client的实现，注意这个不是我们通常意义上的测试客户端，主要功能是要创建命令对象并设定它的接收者，因此这里并没有调用执行的代码，示例代码如下：

Java代码

1.public class Client {  

2.    /** 

3.     * 示意，负责创建命令对象，并设定它的接收者 

4.     */  

5.    public void assemble（）{  

6.        //创建接收者  

7.        Receiver receiver = new Receiver（）;  

8.        //创建命令对象，设定它的接收者  

9.        Command command = new ConcreteCommand（receiver）;  

10.        //创建Invoker，把命令对象设置进去  

11.        Invoker invoker = new Invoker（）;  

12.        invoker.setCommand（command）;  

13.    }  

14.}  

publicclassClient{

/**

*示意，负责创建命令对象，并设定它的接收者

*/

publicvoidassemble（）{

//创建接收者

Receiverreceiver=newReceiver（）;

//创建命令对象，设定它的接收者

Commandcommand=newConcreteCommand（receiver）;

//创建Invoker，把命令对象设置进去

Invokerinvoker=newInvoker（）;

invoker.setCommand（command）;

}

}

2.4 使用命令模式来实现示例

       要使用命令模式来实现示例，需要先把命令模式中所涉及的各个部分，在实际的示例中对应出来，然后才能按照命令模式的结构来设计和实现程序。

根据前面描述的解决思路，大致对应如下：

∙机箱上的按钮就相当于是命令对象

∙机箱相当于是Invoker

∙主板相当于接收者对象

∙命令对象持有一个接收者对象，就相当于是给机箱的按钮连上了一根连接线

∙当机箱上的按钮被按下的时候，机箱就把这个命令通过连接线发送出去。

       主板类才是真正实现开机功能的地方，是真正执行命令的地方，也就是“接收者”。

命令的实现对象，其实是个“虚”的实现，就如同那根连接线，它哪知道如何实现啊，还不就是把命令传递给连接线连到的主板。

       使用命令模式来实现示例的结构如图3所示：

                图3 使用命令模式来实现示例的结构示意图

 还是来看看示例代码，会比较清楚。

（1）定义主板

       根据前面的描述，我们会发现，真正执行客户命令或请求的是主板，也只有主板才知道如何去实现客户的命令，因此先来抽象主板，把它用对象描述出来。

       先来定义主板的接口，最起码主板会有一个能开机的方法，示例代码如下：

Java代码

1./** 

2. * 主板的接口 

3. */  

4.public interface MainBoardApi {  

5.    /** 

6.     * 主板具有能开机的功能 

7.     */  

8.    public void open（）;  

9.}  

/**

*主板的接口

*/

publicinterfaceMainBoardApi{

/**

*主板具有能开机的功能

*/

publicvoidopen（）;

}

       定义了接口，那就接着定义实现类吧，定义两个主板的实现类，一个是技嘉主板，一个是微星主板，现在的实现是一样的，但是不同的主板对同一个命令的操作可以是不同的，这点大家要注意。

由于两个实现基本一样，就示例一个，示例代码如下：

Java代码

1./** 

2. * 技嘉主板类，开机命令的真正实现者，在Command模式中充当Receiver 

3. */  

4.public class GigaMainBoard implements MainBoardApi{  

5.    /** 

6.     * 真正的开机命令的实现 

7.     */  

8.    public void open（）{  

9.        System.out.println（"技嘉主板现在正在开机，请等候"）;  

10.        System.out.println（"接通电源......"）;  

11.        System.out.println（"设备检查......"）;  

12.        System.out.println（"装载系统......"）;  

13.        System.out.println（"机器正常运转起来......"）;  

14.        System.out.println（"机器已经正常打开，请操作"）;  

15.    }  

16.}  

/**

*技嘉主板类，开机命令的真正实现者，在Command模式中充当Receiver

*/

publicclassGigaMainBoardimplementsMainBoardApi{

/**

*真正的开机命令的实现

*/

publicvoidopen（）{

System.out.println（"技嘉主板现在正在开机，请等候"）;

System.out.println（"接通电源......"）;

System.out.println（"设备检查......"）;

System.out.println（"装载系统......"）;

System.out.println（"机器正常运转起来......"）;

System.out.println（"机器已经正常打开，请操作"）;

}

}

       微星主板的实现和这个完全一样，只是把技嘉改名成微星了。

（2）定义命令接口和命令的实现

        对于客户来说，开机就是按下按钮，别的什么都不想做。

把用户的这个动作抽象一下，就相当于客户发出了一个命令或者请求，其它的客户就不关心了。

为描述客户的命令，现定义出一个命令的接口，里面只有一个方法，那就是执行，示例代码如下：

Java代码

1./** 

2. * 命令接口，声明执行的操作 

3. */  

4.public interface Command {  

5.    /** 

6.     * 执行命令对应的操作 

7.     */  

8.    public void execute（）;  

9.}  

/**

*命令接口，声明执行的操作

*/

publicinterfaceCommand{

/**

*执行命令对应的操作

*/

publicvoidexecute（）;

}

       有了命令的接口，再来定义一个具体的实现，其实就是模拟现实中机箱上按钮的功能，因为我们按下的是按钮，但是按钮本身是不知道如何启动电脑的，它需要把这个命令转给主板，让主板去真正执行开机功能。

示例代码如下：

Java代码

1./** 

2. * 开机命令的实现，实现Command接口， 

3. * 持有开机命令的真正实现，通过调用接收者的方法来实现命令 

4. */  

5.public class OpenCommand implements Command{  

6.    /** 

7.     * 持有真正实现命令的接收者——主板对象 

8.     */  

9.    private MainBoardApi mainBoard = null;  

10.    /** 

11.     * 构造方法，传入主板对象 

12.     * @param mainBoard 主板对象 

13.     */  

14.    public OpenCommand（MainBoardApi mainBoard） {  

15.        this.mainBoard = mainBoard;  

16.    }  

17.  

18.    public void execute（） {  

19.        //对于命令对象，根本不知道如何开机，会转调主板对象  

20.        //让主板去完成开机的功能  

21.        this.mainBoard.open（）;  

22.    }  

23.}  

/**

*开机命令的实现，实现Command接口，

*持有开机命令的真正实现，通过调用接收者的方法来实现命令

*/

publicclassOpenCommandimplementsCommand{

/**

*持有真正实现命令的接收者——主板对象

*/

privateMainBoardApimainBoard=null;

/**

*构造方法，传入主板对象

*@parammainBoard主板对象

*/

publicOpenCommand（MainBoardApimainBoard）{

this.mainBoard=mainBoard;

}

publicvoidexecute（）{

//对于命令对象，根本不知道如何开机，会转调主板对象

//让主板去完成开机的功能

this.mainBoard.open（）;

}

}

       由于客户不想直接和主板打交道，而且客户根本不知道具体的主板是什么，客户只是希望按下启动按钮，电脑就正常启动了，就这么简单。

就算换了主板，客户还是一样的按下启动按钮就可以了。

       换句话说就是：

客户想要和主板完全解耦，怎么办呢？

       这就需要在客户和主板之间建立一个中间对象了，客户发出的命令传递给这个中间对象，然后由这个中间对象去找真正的执行者——主板，来完成工作。

       很显然，这个中间对象就是上面的命令实现对象，请注意：

这个实现其实是个虚的实现，真正的实现是主板完成的，在这个虚的实现里面，是通过转调主板的功能来实现的，主板对象实例，是从外面传进来的。

（3）提供机箱

       客户需要操作按钮，按钮是放置在机箱之上的，所以需要把机箱也定义出来，示例代码如下：

Java代码

1./**