[设计模式] 设计模式课程（二十）--命令模式（Command）
2024-09-06 06:07:09
概述
- “行为变化”模式：组件构建过程中，组件行为的变化经常会导致组件本身剧烈的变化。“行为变化”模式将组件的行为和组件本身进行解耦，从而支持组件行为的变化，实现两者之间的松耦合
- 动机：在软件构建过程中，“行为请求者”与“行为实现者”通常呈现一种“紧耦合”。但在某些场合——如需要对行为进行“记录、撤销（redo/undo）”等处理，这种无法抵御变化的紧耦合是不合适的
- 如何将“行为请求者”与“行为实现者”解耦？将一组行为抽象为对象，可实现二者间的松耦合
- GoF：一个请求（行为）封装为对象，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，及支持可撤销的操作
- 封装：创建对象的过程
- 对象能干什么：当做参数传递，当做字段存储，序列化，存在数据结构里（灵活性）
- Command模式的根本目的在于将“行为请求者”与“行为实现者”解耦，在面向对象语言中，常见的实现手段是“将行为抽象为对象”
- 实现Command接口的具体命令对象ConcreteCommand有时根据需要可能会保存一些额外的信息，通过使用Composite模式，可能将多个“命令”封装为一个“复合命令”MacroCommand
- Command模式与C++中的函数对象有些类似（都实现了行为对象化），但两者定义行为接口的规范有所区别：Command以面向对象中的“接口-实现”来定义行为接口规范，更严格，但有性能损失（运行时绑定）；C++函数对象以函数签名来定义行为接口规范，更灵活，性能更高（编译时绑定）
- C++中一般用函数对象+泛型编程替代（性能高），在 Java, C#, Swift 中应用广泛
- 一种观点：设计模式是弥补语言模式的不足而出现
场景
- 餐厅点菜，通过服务员把点菜单传递给厨师做菜
- GUI中，通过菜单，工具栏，快捷键等实现复制功能
- 通过操作来参数化对象
- 将操作放入队列中，远程执行操作
- 实现操作回滚功能
结构
- 发送者（触发者）类：对请求进行初始化，包含成员变量存储对命令对象的引用
- 命令接口：声明一个执行命令的方法
- 具体命令：实现各种类型的请求
- 接收者：包含业务逻辑
- 客户端：创建并配置
场景
示例1
Command.cpp
1 #include <iostream>
2 #include <vector>
3 #include <string>
4 using namespace std;
5
6 class Command
7 {
8 public:
9 virtual void execute() = 0;
10 };
11
12 class ConcreteCommand1 : public Command
13 {
14 string arg;
15 public:
16 ConcreteCommand1(const string & a) : arg(a) {}
17 void execute() override
18 {
19 cout<< "#1 process..."<<arg<<endl;
20 }
21 };
22
23 class ConcreteCommand2 : public Command
24 {
25 string arg;
26 public:
27 ConcreteCommand2(const string & a) : arg(a) {}
28 void execute() override
29 {
30 cout<< "#2 process..."<<arg<<endl;
31 }
32 };
33
34 class MacroCommand : public Command
35 {
36 vector<Command*> commands;
37 public:
38 void addCommand(Command *c) { commands.push_back(c); }
39 void execute() override
40 {
41 for (auto &c : commands)
42 {
43 c->execute();
44 }
45 }
46 };
47
48 int main()
49 {
50
51 ConcreteCommand1 command1(receiver, "Arg ###");
52 ConcreteCommand2 command2(receiver, "Arg $$$");
53
54 MacroCommand macro;
55 macro.addCommand(&command1);
56 macro.addCommand(&command2);
57
58 macro.execute();
59
60 }
- 43：运行时辨析，c的具体类型决定excute()操作是什么
- 51-52：创建命令
- 54-56：组合命令
- 58：执行命令
示例2
1 // 命令基类会为所有具体命令定义通用接口。
2 abstract class Command is
3 protected field app: Application
4 protected field editor: Editor
5 protected field backup: text
6
7 constructor Command(app: Application, editor: Editor) is
8 this.app = app
9 this.editor = editor
10
11 // 备份编辑器状态。
12 method saveBackup() is
13 backup = editor.text
14
15 // 恢复编辑器状态。
16 method undo() is
17 editor.text = backup
18
19 // 执行方法被声明为抽象以强制所有具体命令提供自己的实现。该方法必须根
20 // 据命令是否更改编辑器的状态返回 true 或 false。
21 abstract method execute()
22
23
24 // 这里是具体命令。
25 class CopyCommand extends Command is
26 // 复制命令不会被保存到历史记录中，因为它没有改变编辑器的状态。
27 method execute() is
28 app.clipboard = editor.getSelection()
29 return false
30
31 class CutCommand extends Command is
32 // 剪切命令改变了编辑器的状态，因此它必须被保存到历史记录中。只要方法
33 // 返回 true，它就会被保存。
34 method execute() is
35 saveBackup()
36 app.clipboard = editor.getSelection()
37 editor.deleteSelection()
38 return true
39
40 class PasteCommand extends Command is
41 method execute() is
42 saveBackup()
43 editor.replaceSelection(app.clipboard)
44 return true
45
46 // 撤销操作也是一个命令。
47 class UndoCommand extends Command is
48 method execute() is
49 app.undo()
50 return false
51
52
53 // 全局命令历史记录就是一个堆桟。
54 class CommandHistory is
55 private field history: array of Command
56
57 // 后进...
58 method push(c: Command) is
59 // 将命令压入历史记录数组的末尾。
60
61 // ...先出
62 method pop():Command is
63 // 从历史记录中取出最近的命令。
64
65
66 // 编辑器类包含实际的文本编辑操作。它会担任接收者的角色：最后所有命令都会
67 // 将执行工作委派给编辑器的方法。
68 class Editor is
69 field text: string
70
71 method getSelection() is
72 // 返回选中的文字。
73
74 method deleteSelection() is
75 // 删除选中的文字。
76
77 method replaceSelection(text) is
78 // 在当前位置插入剪贴板中的内容。
79
80 // 应用程序类会设置对象之间的关系。它会担任发送者的角色：当需要完成某些工
81 // 作时，它会创建并执行一个命令对象。
82 class Application is
83 field clipboard: string
84 field editors: array of Editors
85 field activeEditor: Editor
86 field history: CommandHistory
87
88 // 将命令分派给 UI 对象的代码可能会是这样的。
89 method createUI() is
90 // ...
91 copy = function() { executeCommand(
92 new CopyCommand(this, activeEditor)) }
93 copyButton.setCommand(copy)
94 shortcuts.onKeyPress("Ctrl+C", copy)
95
96 cut = function() { executeCommand(
97 new CutCommand(this, activeEditor)) }
98 cutButton.setCommand(cut)
99 shortcuts.onKeyPress("Ctrl+X", cut)
100
101 paste = function() { executeCommand(
102 new PasteCommand(this, activeEditor)) }
103 pasteButton.setCommand(paste)
104 shortcuts.onKeyPress("Ctrl+V", paste)
105
106 undo = function() { executeCommand(
107 new UndoCommand(this, activeEditor)) }
108 undoButton.setCommand(undo)
109 shortcuts.onKeyPress("Ctrl+Z", undo)
110
111 // 执行一个命令并检查它是否需要被添加到历史记录中。
112 method executeCommand(command) is
113 if (command.execute)
114 history.push(command)
115
116 // 从历史记录中取出最近的命令并运行其 undo（撤销）方法。请注意，你并
117 // 不知晓该命令所属的类。但是我们不需要知晓，因为命令自己知道如何撤销
118 // 其动作。
119 method undo() is
120 command = history.pop()
121 if (command != null)
122 command.undo()
参考
https://refactoringguru.cn/design-patterns/command
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