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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./**
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