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Java设计模式之行为型模式（命令模式）

ops 2025/7/14 12:32:22

一、核心定义与设计思想

命令模式通过对象化请求，将操作的具体实现细节封装在命令对象中，使得调用者（Invoker）无需直接依赖接收者（Receiver），仅需通过命令对象间接调用。这种设计支持以下能力：

解耦请求发送者与执行者：调用者仅与命令接口交互，无需了解接收者的实现细节。
支持扩展性与灵活性：新增命令只需实现接口，符合开闭原则。
实现高级功能：如撤销（Undo）、重做（Redo）、事务管理及日志记录。

二、模式结构与角色

命令模式包含以下核心角色：

Command（抽象命令接口）
声明执行操作的统一接口，通常包含execute()方法，部分场景扩展undo()方法以支持撤销。
```
public interface Command { void execute(); void undo(); // 可选
}
```

ConcreteCommand（具体命令类）
实现命令接口，持有接收者的引用并调用其方法。例如：

public class LightOnCommand implements Command {private Light receiver;public LightOnCommand(Light receiver) { this.receiver = receiver; }public void execute() { receiver.turnOn(); }
}

Receiver（接收者）
实际执行操作的对象，例如电灯、文本编辑器等业务逻辑实现类。

Invoker（调用者）
触发命令执行的入口，不关心命令具体实现。例如遥控器或按钮：

public class RemoteControl {private Command command;public void pressButton() { command.execute(); }
}

Client（客户端）
创建具体命令对象并绑定接收者，将其传递给调用者。

三、代码示例与实现

场景：遥控器控制家电（经典案例）

定义接收者

class Light {public void turnOn() { System.out.println("灯已开启"); }public void turnOff() { System.out.println("灯已关闭"); }
}

实现具体命令

class LightOnCommand implements Command {private Light light;public LightOnCommand(Light light) { this.light = light; }public void execute() { light.turnOn(); }
}

调用者与客户端交互

public class Client {public static void main(String[] args) {Light light = new Light();Command cmdOn = new LightOnCommand(light);RemoteControl control = new RemoteControl();control.setCommand(cmdOn);control.pressButton(); // 输出：灯已开启}
}

结果：调用者与接收者完全解耦，支持灵活替换命令。

四、高级应用场景

撤销与重做（Undo/Redo）
通过维护命令历史栈实现操作回滚。例如文本编辑器的撤销功能：

class Editor {private String text;public void insert(String content) { /* 实现 */ }public void delete(String content) { /* 实现 */ }
}
class InsertCommand implements Command {private Editor receiver;private String content;public void execute() { receiver.insert(content); }public void undo() { receiver.delete(content); }
}

宏命令（Macro Command）
将多个命令组合为一个复合命令，实现批量操作：

class MacroCommand implements Command {private List commands = new ArrayList<>();public void add(Command cmd) { commands.add(cmd); }public void execute() { commands.forEach(Command::execute); }
}

异步任务队列
结合线程池处理异步请求，提升系统吞吐量：

class CommandQueue {private BlockingQueue queue = new LinkedBlockingQueue<>();public void addCommand(Command cmd) { queue.put(cmd); }public void process() { queue.forEach(cmd -> new Thread(cmd::execute).start()); }
}

五、优缺点分析

优点	缺点
解耦请求发送者与接收者，提升系统灵活性	可能导致类爆炸问题（每个操作需独立命令类）
支持撤销、重做及事务管理，增强用户体验	增加系统复杂度，需额外维护命令对象
符合开闭原则，扩展性强	过度设计风险，简单场景可能不必要