行为型(C++)-1. 命令模式

1.1. 模式动机

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,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。

命令模式可以对发送者和接收者完全解耦,发送者与接收者之间没有直接引用关系,发送请求的对象只需要知道如何发送请求,而不必知道如何完成请求。这就是命令模式的模式动机。

1.2. 模式定义

命令模式(Command Pattern):将一个请求封装为一个对象,从而使我们可用不同的请求对客户进行参数化;对请求排队或者记录请求日志,以及支持可撤销的操作。命令模式是一种对象行为型模式,其别名为动作(Action)模式或事务(Transaction)模式。

1.3. 模式结构

命令模式包含如下角色:

  • Command: 抽象命令类
  • ConcreteCommand: 具体命令类
  • Invoker: 调用者
  • Receiver: 接收者
  • Client:客户类
Command

1.4. 时序图

seq_Command

1.5. 代码分析

#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();
}

运行结果:

Command_run

1.6. 模式分析

命令模式的本质是对命令进行封装,将发出命令的责任和执行命令的责任分割开。

  • 每一个命令都是一个操作:请求的一方发出请求,要求执行一个操作;接收的一方收到请求,并执行操作。
  • 命令模式允许请求的一方和接收的一方独立开来,使得请求的一方不必知道接收请求的一方的接口,更不必知道请求是怎么被接收,以及操作是否被执行、何时被执行,以及是怎么被执行的。
  • 命令模式使请求本身成为一个对象,这个对象和其他对象一样可以被存储和传递。
  • 命令模式的关键在于引入了抽象命令接口,且发送者针对抽象命令接口编程,只有实现了抽象命令接口的具体命令才能与接收者相关联。

1.7. 实例

实例一:电视机遥控器

  • 电视机是请求的接收者,遥控器是请求的发送者,遥控器上有一些按钮,不同的按钮对应电视机的不同操作。抽象命令角色由一个命令接口来扮演,有三个具体的命令类实现了抽象命令接口,这三个具体命令类分别代表三种操作:打开电视机、关闭电视机和切换频道。显然,电视机遥控器就是一个典型的命令模式应用实例。
Command_eg

时序图:

seq_Command_eg

1.8. 优点

命令模式的优点

  • 降低系统的耦合度。
  • 新的命令可以很容易地加入到系统中。
  • 可以比较容易地设计一个命令队列和宏命令(组合命令)。
  • 可以方便地实现对请求的Undo和Redo。

1.9. 缺点

命令模式的缺点

  • 使用命令模式可能会导致某些系统有过多的具体命令类。因为针对每一个命令都需要设计一个具体命令类,因此某些系统可能需要大量具体命令类,这将影响命令模式的使用。

1.10. 适用环境

在以下情况下可以使用命令模式:

  • 系统需要将请求调用者和请求接收者解耦,使得调用者和接收者不直接交互。
  • 系统需要在不同的时间指定请求、将请求排队和执行请求。
  • 系统需要支持命令的撤销(Undo)操作和恢复(Redo)操作。
  • 系统需要将一组操作组合在一起,即支持宏命令

1.11. 模式应用

很多系统都提供了宏命令功能,如UNIX平台下的Shell编程,可以将多条命令封装在一个命令对象中,只需要一条简单的命令即可执行一个命令序列,这也是命令模式的应用实例之一。

1.12. 模式扩展

宏命令又称为组合命令,它是命令模式和组合模式联用的产物。

-宏命令也是一个具体命令,不过它包含了对其他命令对象的引用,在调用宏命令的execute()方法时,将递归调用它所包含的每个成员命令的execute()方法,一个宏命令的成员对象可以是简单命令,还可以继续是宏命令。执行一个宏命令将执行多个具体命令,从而实现对命令的批处理。

1.13. 总结

  • 在命令模式中,将一个请求封装为一个对象,从而使我们可用不同的请求对客户进行参数化;对请求排队或者记录请求日志,以及支持可撤销的操作。命令模式是一种对象行为型模式,其别名为动作模式或事务模式。
  • 命令模式包含四个角色:抽象命令类中声明了用于执行请求的execute()等方法,通过这些方法可以调用请求接收者的相关操作;具体命令类是抽象命令类的子类,实现了在抽象命令类中声明的方法,它对应具体的接收者对象,将接收者对象的动作绑定其中;调用者即请求的发送者,又称为请求者,它通过命令对象来执行请求;接收者执行与请求相关的操作,它具体实现对请求的业务处理。
  • 命令模式的本质是对命令进行封装,将发出命令的责任和执行命令的责任分割开。命令模式使请求本身成为一个对象,这个对象和其他对象一样可以被存储和传递。
  • 命令模式的主要优点在于降低系统的耦合度,增加新的命令很方便,而且可以比较容易地设计一个命令队列和宏命令,并方便地实现对请求的撤销和恢复;其主要缺点在于可能会导致某些系统有过多的具体命令类。
  • 命令模式适用情况包括:需要将请求调用者和请求接收者解耦,使得调用者和接收者不直接交互;需要在不同的时间指定请求、将请求排队和执行请求;需要支持命令的撤销操作和恢复操作,需要将一组操作组合在一起,即支持宏命令。
行为型(C++)-1. 命令模式