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第 17 章 命令模式

2020/9/19 15:32:51 文章标签:

第 17 章 命令模式

1、智能生活项目需求

  1. 我们买了一套智能家电, 有照明灯、 风扇、 冰箱、 洗衣机, 我们只要在手机上安装 app 就可以控制对这些家电工作。
  2. 这些智能家电来自不同的厂家, 我们不想针对每一种家电都安装一个 App, 分别控制, 我们希望只要一个 app 就可以控制全部智能家电。
  3. 要实现一个 app 控制所有智能家电的需要, 则每个智能家电厂家都要提供一个统一的接口给 app 调用, 这时 就可以考虑使用命令模式。
  4. 命令模式可将“动作的请求者”从“动作的执行者” 对象中解耦出来。
  5. 在我们的例子中,动作的请求者是手机 app,动作的执行者是每个厂商的一个家电产品。

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2、命令模式基本介绍

  1. 命令模式(Command Pattern): 在软件设计中, 我们经常需要向某些对象发送请求, 但是并不知道请求的接收者是谁, 也不知道被请求的操作是哪个,我们只需在程序运行时指定具体的请求接收者即可, 此时可以使用命令模式来进行设计
  2. 命令模式使得请求发送者与请求接收者消除彼此之间的耦合, 让对象之间的调用关系更加灵活, 实现解耦
  3. 在命令模式中, 会将一个请求封装为一个对象, 以便使用不同参数来表示不同的请求(即命令), 同时命令模式也支持可撤销的操作
  4. 通俗易懂的理解: 将军发布命令, 士兵去执行。 其中有几个角色: 将军(命令发布者) 、 士兵(命令的具体执行者) 、 命令(连接将军和士兵)
  5. Invoker 是调用者(将军) , Receiver 是被调用者(士兵) , MyCommand 是命令, 实现了 Command 接口, 持有接收对象

3、命令模式原理类图

  1. Invoker:是调用者角色,里面聚合了一个 Command 实现类的对象
  2. Command:是命令角色, 用于定义接口规范,需要执行的所有命令都在这里, 可以是接口或抽象类
  3. Receiver:接收者角色, 知道如何实施和执行一个请求相关的操作
  4. ConcreteCommand:具体的命令角色,实现(或继承) Command,将一个接收者对象与一个动作绑定, 调用接受者相应的操作
  5. Command 的具体实现类与 Invoker 聚合,将 ReceiverCommand 的具体实现类聚合,从而将 Invoker(命令调用者)和 Receiver(命令执行者)解耦

image-20200828101538130

4、命令模式解决智能生活项目

应用实例要求

编写程序, 使用命令模式 完成前面的智能家电项目

image-20200828102245665


类图

image-20200828104039985


代码实现

  1. Command:定义命令的规范

    //创建命令接口
    public interface Command {
    
    	// 执行动作(操作)
    	public void execute();
    
    	// 撤销动作(操作)
    	public void undo();
    	
    }
    
  2. LightOnCommand:打开电灯的命令类,该类实现了 Command 接口,并且聚合了一个 LightReceiver 的实现类,用于操作电灯的开、关

    public class LightOnCommand implements Command {
    
    	// 聚合LightReceiver
    	LightReceiver light;
    
    	// 构造器
    	public LightOnCommand(LightReceiver light) {
    		this.light = light;
    	}
    
    	@Override
    	public void execute() {
    		// 调用接收者的方法
    		light.on();
    	}
    
    	@Override
    	public void undo() {
    		// 调用接收者的方法
    		light.off();
    	}
    
    }
    
  3. LightOffCommand:关闭电灯的命令类,该类实现了 Command 接口,并且聚合了一个 LightReceiver 的实现类,用于操作电灯的开、关

    public class LightOffCommand implements Command {
    
    	// 聚合LightReceiver
    	LightReceiver light;
    
    	// 构造器
    	public LightOffCommand(LightReceiver light) {
    		this.light = light;
    	}
    
    	@Override
    	public void execute() {
    		// 调用接收者的方法
    		light.off();
    	}
    
    	@Override
    	public void undo() {
    		// 调用接收者的方法
    		light.on();
    	}
    }
    
  4. LightReceiver:命令执行者,用于操作电灯的开、关

    public class LightReceiver {
    
    	public void on() {
    		System.out.println(" 电灯打开了.. ");
    	}
    
    	public void off() {
    		System.out.println(" 电灯关闭了.. ");
    	}
    	
    }
    
  5. TVOnCommand:打开电视机的命令类,该类实现了 Command 接口,并且聚合了一个 TVReceiver 的实现类,用于操作电视机的开、关

    public class TVOnCommand implements Command {
    
    	// 聚合TVReceiver
    	TVReceiver tv;
    
    	// 构造器
    	public TVOnCommand(TVReceiver tv) {
    		this.tv = tv;
    	}
    
    	@Override
    	public void execute() {
    		// 调用接收者的方法
    		tv.on();
    	}
    
    	@Override
    	public void undo() {
    		// 调用接收者的方法
    		tv.off();
    	}
    }
    
  6. TVOffCommand:关闭电视机的命令类,该类实现了 Command 接口,并且聚合了一个 TVReceiver 的实现类,用于操作电视机的开、关

    public class TVOffCommand implements Command {
    
    	// 聚合TVReceiver
    	TVReceiver tv;
    
    	// 构造器
    	public TVOffCommand(TVReceiver tv) {
    		this.tv = tv;
    	}
    
    	@Override
    	public void execute() {
    		// 调用接收者的方法
    		tv.off();
    	}
    
    	@Override
    	public void undo() {
    		// 调用接收者的方法
    		tv.on();
    	}
    }
    
  7. TVReceiver:命令执行者,用于操作电视机的开、关

    public class TVReceiver {
    
    	public void on() {
    		System.out.println(" 电视机打开了.. ");
    	}
    
    	public void off() {
    		System.out.println(" 电视机关闭了.. ");
    	}
    	
    }
    
  8. NoCommand:空命令,该类在 RemoteController 中用于初始化命令按钮,这样就不用做空指针判断

    // 没有任何命令,即空执行: 用于初始化每个按钮, 当调用空命令时,对象什么都不做
    // 其实,这样是一种设计模式, 可以省掉对空判断
    public class NoCommand implements Command {
    
    	@Override
    	public void execute() {
    
    	}
    
    	@Override
    	public void undo() {
    
    	}
    
    }
    
  9. RemoteController:命令的发出者(Invoker),聚合了 Command 的实现类,在 RemoteController 中调用 Command 实现类的方法控制设备的开、关

    public class RemoteController {
    
    	// 开 按钮的命令数组
    	Command[] onCommands;
    	Command[] offCommands;
    
    	// 执行撤销的命令
    	Command undoCommand;
    
    	// 构造器,完成对按钮初始化
    	public RemoteController() {
    		onCommands = new Command[5];
    		offCommands = new Command[5];
    
    		for (int i = 0; i < 5; i++) {
    			onCommands[i] = new NoCommand(); // 初始化时,设置为空操作,避免空指针判断
    			offCommands[i] = new NoCommand(); // 初始化时,设置为空操作,避免空指针判断
    		}
    	}
    
    	// 给我们的按钮设置你需要的命令
    	public void setCommand(int no, Command onCommand, Command offCommand) {
    		onCommands[no] = onCommand;
    		offCommands[no] = offCommand;
    	}
    
    	// 按下开按钮
    	public void onButtonWasPushed(int no) { // no 0
    		// 找到你按下的开的按钮, 并调用对应方法
    		onCommands[no].execute();
    		// 记录这次的操作,用于撤销
    		undoCommand = onCommands[no];
    	}
    
    	// 按下开按钮
    	public void offButtonWasPushed(int no) { // no 0
    		// 找到你按下的关的按钮, 并调用对应方法
    		offCommands[no].execute();
    		// 记录这次的操作,用于撤销
    		undoCommand = offCommands[no];
    	}
    
    	// 按下撤销按钮
    	public void undoButtonWasPushed() {
    		undoCommand.undo();
    	}
    
    }
    
  10. Client:测试代码

    public class Client {
    
    	public static void main(String[] args) {
    
    		// 使用命令设计模式,完成通过遥控器,对电灯的操作
    		// 创建电灯的对象(接受者)
    		LightReceiver lightReceiver = new LightReceiver();
    
    		// 创建电灯相关的开关命令
    		LightOnCommand lightOnCommand = new LightOnCommand(lightReceiver);
    		LightOffCommand lightOffCommand = new LightOffCommand(lightReceiver);
    
    		// 需要一个遥控器
    		RemoteController remoteController = new RemoteController();
    
    		// 给我们的遥控器设置命令, 比如 no = 0 是电灯的开和关的操作
    		remoteController.setCommand(0, lightOnCommand, lightOffCommand);
    
    		System.out.println("--------按下灯的开按钮-----------");
    		remoteController.onButtonWasPushed(0);
    		System.out.println("--------按下灯的关按钮-----------");
    		remoteController.offButtonWasPushed(0);
    		System.out.println("--------按下撤销按钮-----------");
    		remoteController.undoButtonWasPushed();
    
    		// 使用命令设计模式,完成通过遥控器,对电视机的操作
    		System.out.println("=========使用遥控器操作电视机==========");
    
    		TVReceiver tvReceiver = new TVReceiver();
    
    		TVOffCommand tvOffCommand = new TVOffCommand(tvReceiver);
    		TVOnCommand tvOnCommand = new TVOnCommand(tvReceiver);
    
    		// 给我们的遥控器设置命令, 比如 no = 1 是电视机的开和关的操作
    		remoteController.setCommand(1, tvOnCommand, tvOffCommand);
    
    		System.out.println("--------按下电视机的开按钮-----------");
    		remoteController.onButtonWasPushed(1);
    		System.out.println("--------按下电视机的关按钮-----------");
    		remoteController.offButtonWasPushed(1);
    		System.out.println("--------按下撤销按钮-----------");
    		remoteController.undoButtonWasPushed();
    
    	}
    
    }
    

优点

命令模式扩展性很强,假如我们想新增 TV 相关的类(CommandReceiver),RemoteController 类并不需要做任何变化,符合开闭原则

5、Spring JdbcTemplate

命令模式在Spring框架JdbcTemplate应用的源码分析

  1. StatementCallback 接口类似与之前的 Command 接口,用于定义命令的规范

    public interface StatementCallback<T> {
    
    	T doInStatement(Statement stmt) throws SQLException, DataAccessException;
    
    }
    
  2. QueryStatementCallback 为匿名内部类,实现了 StatementCallback 接口,同时也充当了命令的接收者(Receiver)

    public class JdbcTemplate extends JdbcAccessor implements JdbcOperations {
    
        // ...
    
    	@Override
    	public <T> T query(final String sql, final ResultSetExtractor<T> rse) throws DataAccessException {
    		Assert.notNull(sql, "SQL must not be null");
    		Assert.notNull(rse, "ResultSetExtractor must not be null");
    		if (logger.isDebugEnabled()) {
    			logger.debug("Executing SQL query [" + sql + "]");
    		}
    		class QueryStatementCallback implements StatementCallback<T>, SqlProvider {
    			@Override
    			public T doInStatement(Statement stmt) throws SQLException {
    				ResultSet rs = null;
    				try {
    					rs = stmt.executeQuery(sql);
    					ResultSet rsToUse = rs;
    					if (nativeJdbcExtractor != null) {
    						rsToUse = nativeJdbcExtractor.getNativeResultSet(rs);
    					}
    					return rse.extractData(rsToUse);
    				}
    				finally {
    					JdbcUtils.closeResultSet(rs);
    				}
    			}
    			@Override
    			public String getSql() {
    				return sql;
    			}
    		}
    		return execute(new QueryStatementCallback());
    	}
        
        // ...
    
  3. JdbcTemplate 为命令的调用者,在 execute(StatementCallback<T> action) 方法中,执行了命令: T result = action.doInStatement(stmtToUse);,不同的 StatementCallback 实现类,doInStatement() 方法的实现逻辑也不同

    public class JdbcTemplate extends JdbcAccessor implements JdbcOperations {
    
        // ...
        
    	@Override
    	public <T> T execute(StatementCallback<T> action) throws DataAccessException {
    		Assert.notNull(action, "Callback object must not be null");
    
    		Connection con = DataSourceUtils.getConnection(getDataSource());
    		Statement stmt = null;
    		try {
    			Connection conToUse = con;
    			if (this.nativeJdbcExtractor != null &&
    					this.nativeJdbcExtractor.isNativeConnectionNecessaryForNativeStatements()) {
    				conToUse = this.nativeJdbcExtractor.getNativeConnection(con);
    			}
    			stmt = conToUse.createStatement();
    			applyStatementSettings(stmt);
    			Statement stmtToUse = stmt;
    			if (this.nativeJdbcExtractor != null) {
    				stmtToUse = this.nativeJdbcExtractor.getNativeStatement(stmt);
    			}
    			T result = action.doInStatement(stmtToUse);
    			handleWarnings(stmt);
    			return result;
    		}
    		catch (SQLException ex) {
    			// Release Connection early, to avoid potential connection pool deadlock
    			// in the case when the exception translator hasn't been initialized yet.
    			JdbcUtils.closeStatement(stmt);
    			stmt = null;
    			DataSourceUtils.releaseConnection(con, getDataSource());
    			con = null;
    			throw getExceptionTranslator().translate("StatementCallback", getSql(action), ex);
    		}
    		finally {
    			JdbcUtils.closeStatement(stmt);
    			DataSourceUtils.releaseConnection(con, getDataSource());
    		}
    	}
        
        // ...
    
  4. 另外实现 StatementCallback 命令接口的子类还有如下四个

    image-20200828164227194

6、命令模式的注意事项

命令模式的注意事项和细节

  1. 将发起请求的对象与执行请求的对象解耦。发起请求的对象是调用者,调用者只要调用命令对象的execute()方法就可以让接收者工作,而不必知道具体的接收者对象是谁、是如何实现的,命令对象会负责让接收者执行请求的动作, 也就是说: ”请求发起者”和“请求执行者”之间的解耦是通过命令对象实现的,命令对象起到了纽带桥梁的作用
  2. 容易设计一个命令队列。只要把命令对象放到列队,就可以多线程的执行命令容易实现对请求的撤销和重做
  3. 命令模式不足:可能导致某些系统有过多的具体命令类, 增加了系统的复杂度, 这点在在使用的时候要注意
  4. 空命令也是一种设计模式,它为我们省去了判空的操作。在上面的实例中,如果没有用空命令,我们每按下一个按键都要判空,这给我们编码带来一定的麻烦
  5. 命令模式经典的应用场景:界面的一个按钮都是一条命令、 模拟CMDDOS命令)订单的撤销/恢复、触发-反馈机制

本文链接: http://www.dtmao.cc/news_show_200273.shtml

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