一、 命令（Command）模式
命令（Command）模式屬于對象的行為模式【GOF95】。命令模式又稱(chēng)為行動(dòng)（Action）模式或交易（Transaction）模式。命令模式把一個(gè)請求或者操作封裝到一個(gè)對象中。命令模式允許系統使用不同的請求把客戶(hù)端參數化，對請求排隊或者記錄請求日志，可以提供命令的撤銷(xiāo)和恢復功能。
命令模式是對命令的封裝。命令模式把發(fā)出命令的責任和執行命令的責任分割開(kāi)，委派給不同的對象。
每一個(gè)命令都是一個(gè)操作：請求的一方發(fā)出請求要求執行一個(gè)操作；接收的一方收到請求，并執行操作。命令模式允許請求的一方和接收的一方獨立開(kāi)來(lái)，使得請求的一方不必知道接收請求的一方的接口，更不必知道請求是怎么被接收，以及操作是否被執行、何時(shí)被執行，以及是怎么被執行的。
二、 命令模式的結構
命令模式的類(lèi)圖如下：
命令模式涉及到五個(gè)角色，它們分別是：
- 客戶(hù)（Client）角色：創(chuàng )建了一個(gè)具體命令(ConcreteCommand)對象并確定其接收者。
- 命令（Command）角色：聲明了一個(gè)給所有具體命令類(lèi)的抽象接口。這是一個(gè)抽象角色。
- 具體命令（ConcreteCommand）角色：定義一個(gè)接受者和行為之間的弱耦合；實(shí)現Execute()方法，負責調用接收考的相應操作。Execute()方法通常叫做執方法。
- 請求者（Invoker）角色：負責調用命令對象執行請求，相關(guān)的方法叫做行動(dòng)方法。
- 接收者（Receiver）角色：負責具體實(shí)施和執行一個(gè)請求。任何一個(gè)類(lèi)都可以成為接收者，實(shí)施和執行請求的方法叫做行動(dòng)方法。
三、 命令模式的示意性源代碼
// Command pattern -- Structural example
using System;
// "Command"
abstract class Command
{
// Fields
protected Receiver receiver;
// Constructors
public Command( Receiver receiver )
{
this.receiver = receiver;
}
// Methods
abstract public void Execute();
}
// "ConcreteCommand"
class ConcreteCommand : Command
{
// Constructors
public ConcreteCommand( Receiver receiver ) :
base ( receiver ) {}
// Methods
public override void Execute()
{
receiver.Action();
}
}
// "Receiver"
class Receiver
{
// Methods
public void Action()
{
Console.WriteLine("Called Receiver.Action()");
}
}
// "Invoker"
class Invoker
{
// Fields
private Command command;
// Methods
public void SetCommand( Command command )
{
this.command = command;
}
public void ExecuteCommand()
{
command.Execute();
}
}
/**////
/// Client test
/// public class Client
{
public static void Main( string[] args )
{
// Create receiver, command, and invoker
Receiver r = new Receiver();
Command c = new ConcreteCommand( r );
Invoker i = new Invoker();
// Set and execute command
i.SetCommand(c);
i.ExecuteCommand();
}
}
四、 玉帝傳美猴王上天
命令模式不是新的發(fā)明，在美猴王大鬧天宮之前就有了。那時(shí)玉帝命令太白金星召美猴王上天："金星徑入(水簾洞)當中，面南立定道：‘我是西方太白金星，奉玉帝招安圣旨，下界請你上大，拜受仙錄?！?玉帝是系統的客戶(hù)端，太白金星是命令的發(fā)出者，猴王是命令的接收者，圣旨就是命令。玉帝的這一道命令就是要求猴王到上界報到。玉帝只管發(fā)出命令，而不管命令是怎樣傳達到美猴王的。太白金星負責將圣旨傳到，可是美猴王怎么執行圣旨、何時(shí)執行圣旨是美猴王自己的事。果不然，個(gè)久美猴王就大鬧了天宮。
這個(gè)模擬系統的設計如下：
五、 命令模式的實(shí)現
首先命令應當"重"一些還是"輕"一些。在不同的情況下，可以做不同的選擇。如果把命令設計得"輕"，那么它只是提供了一個(gè)請求者和接收者之間的耦合而己，命令代表請求者實(shí)現請求。
相反，如果把命令設計的"重"，那么它就應當實(shí)現所有的細節，包括請求所代表的操作，而不再需要接收者了。當一個(gè)系統沒(méi)有接收者時(shí)，就可以采用這種做法。
更常見(jiàn)的是處于最"輕"和最"重"的兩個(gè)極端之間時(shí)情況。命令類(lèi)動(dòng)態(tài)地決定調用哪一個(gè)接收者類(lèi)。
其次是否支持undo和redo。如果一個(gè)命令類(lèi)提供一個(gè)方法，比如叫unExecute()，以恢復其操作的效果，那么命令類(lèi)就可以支持undo和redo。具體命令類(lèi)需要存儲狀態(tài)信息，包括：
1. 接收者對象實(shí)際上實(shí)施請求所代表的操作；
2. 對接收者對象所作的操作所需要的參數；
3. 接收者類(lèi)的最初的狀態(tài)。接收者必須提供適當的方法，使命令類(lèi)可以通過(guò)調用這個(gè)方法，以便接收者類(lèi)恢復原有狀態(tài)。
如果只需要提供一層的undo和redo，那么系統只需要存儲最后被執行的那個(gè)命令對象。如果需要支持多層的undo和redo，那么系統就需要存儲曾經(jīng)被執行過(guò)的命令的清單，清單能允許的最大的長(cháng)度便是系統所支持的undo和redo的層數。沿著(zhù)清單逆著(zhù)執行清單上的命令的反命令（unExecute()）便是undo；沿著(zhù)清單順著(zhù)執行清單上的命令便是redo。
六、 命令模式的實(shí)際應用案例
下面的代碼使用命令模式演示了一個(gè)簡(jiǎn)單的計算器，并允許執行undo與redo。注意："operator"在C#中是關(guān)鍵詞，所以在前面添加一個(gè)"@"將其變?yōu)闃俗R符。
// Command pattern -- Real World example
using System;
using System.Collections;
// "Command"
abstract class Command
{
// Methods
abstract public void Execute();
abstract public void UnExecute();
}
// "ConcreteCommand"
class CalculatorCommand : Command
{
// Fields
char @operator;
int operand;
Calculator calculator;
// Constructor
public CalculatorCommand( Calculator calculator,
char @operator, int operand )
{
this.calculator = calculator;
this.@operator = @operator;
this.operand = operand;
}
// Properties
public char Operator
{
set{ @operator = value; }
}
public int Operand
{
set{ operand = value; }
}
// Methods
override public void Execute()
{
calculator.Operation( @operator, operand );
}
override public void UnExecute()
{
calculator.Operation( Undo( @operator ), operand );
}
// Private helper function
private char Undo( char @operator )
{
char undo = ‘ ‘;
switch( @operator )
{
case ‘+‘: undo = ‘-‘; break;
case ‘-‘: undo = ‘+‘; break;
case ‘*‘: undo = ‘/‘; break;
case ‘/‘: undo = ‘*‘; break;
}
return undo;
}
}
// "Receiver"
class Calculator
{
// Fields
private int total = 0;
// Methods
public void Operation( char @operator, int operand )
{
switch( @operator )
{
case ‘+‘: total += operand; break;
case ‘-‘: total -= operand; break;
case ‘*‘: total *= operand; break;
case ‘/‘: total /= operand; break;
}
Console.WriteLine( "Total = {0} (following {1} {2})",
total, @operator, operand );
}
}
// "Invoker"
class User
{
// Fields
private Calculator calculator = new Calculator();
private ArrayList commands = new ArrayList();
private int current = 0;
// Methods
public void Redo( int levels )
{
Console.WriteLine( "---- Redo {0} levels ", levels );
// Perform redo operations
for( int i = 0; i < levels; i++ )
if( current < commands.Count - 1 )
((Command)commands[ current++ ]).Execute();
}
public void Undo( int levels )
{
Console.WriteLine( "---- Undo {0} levels ", levels );
// Perform undo operations
for( int i = 0; i < levels; i++ )
if( current > 0 )
((Command)commands[ --current ]).UnExecute();
}
public void Compute( char @operator, int operand )
{
// Create command operation and execute it
Command command = new CalculatorCommand(
calculator, @operator, operand );
command.Execute();
// Add command to undo list
commands.Add( command );
current++;
}
}
/**////
/// CommandApp test
/// public class Client
{
public static void Main( string[] args )
{
// Create user and let her compute
User user = new User();
user.Compute( ‘+‘, 100 );
user.Compute( ‘-‘, 50 );
user.Compute( ‘*‘, 10 );
user.Compute( ‘/‘, 2 );
// Undo and then redo some commands
user.Undo( 4 );
user.Redo( 3 );
}
}
七、 在什么情況下應當使用命令模式
在下面的情況下應當考慮使用命令模式：
1、使用命令模式作為"CallBack"在面向對象系統中的替代。"CallBack"講的便是先將一個(gè)函數登記上，然后在以后調用此函數。
2、需要在不同的時(shí)間指定請求、將請求排隊。一個(gè)命令對象和原先的請求發(fā)出者可以有不同的生命期。換言之，原先的請求發(fā)出者可能已經(jīng)不在了，而命令對象本身仍然是活動(dòng)的。這時(shí)命令的接收者可以是在本地，也可以在網(wǎng)絡(luò )的另外一個(gè)地址。命令對象可以在串形化之后傳送到另外一臺機器上去。
3、系統需要支持命令的撤消(undo)。命令對象可以把狀態(tài)存儲起來(lái)，等到客戶(hù)端需要撤銷(xiāo)命令所產(chǎn)生的效果時(shí)，可以調用undo()方法，把命令所產(chǎn)生的效果撤銷(xiāo)掉。命令對象還可以提供redo()方法，以供客戶(hù)端在需要時(shí)，再重新實(shí)施命令效果。
4、如果一個(gè)系統要將系統中所有的數據更新到日志里，以便在系統崩潰時(shí)，可以根據日志里讀回所有的數據更新命令，重新調用Execute()方法一條一條執行這些命令，從而恢復系統在崩潰前所做的數據更新。
5、一個(gè)系統需要支持交易(Transaction)。一個(gè)交易結構封裝了一組數據更新命令。使用命令模式來(lái)實(shí)現交易結構可以使系統增加新的交易類(lèi)型。
八、 使用命令模式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
命令允許請求的一方和接收請求的一方能夠獨立演化，從而且有以下的優(yōu)點(diǎn)：
- 命令模式使新的命令很容易地被加入到系統里。
- 允許接收請求的一方?jīng)Q定是否要否決（Veto）請求。
- 能較容易地設計-個(gè)命令隊列。
- 可以容易地實(shí)現對請求的Undo和Redo。
- 在需要的情況下，可以較容易地將命令記入日志。
- 命令模式把請求一個(gè)操作的對象與知道怎么執行一個(gè)操作的對象分割開(kāi)。
- 命令類(lèi)與其他任何別的類(lèi)一樣，可以修改和推廣。
- 你可以把命令對象聚合在一起，合成為合成命令。比如宏命令便是合成命令的例子。合成命令是合成模式的應用。
- 由于加進(jìn)新的具體命令類(lèi)不影響其他的類(lèi)，因此增加新的具體命令類(lèi)很容易。
命令模式的缺點(diǎn)如下：
- 使用命令模式會(huì )導致某些系統有過(guò)多的具體命令類(lèi)。某些系統可能需要幾十個(gè)，幾百個(gè)甚至幾千個(gè)具體命令類(lèi)，這會(huì )使命令模式在這樣的系統里變得不實(shí)際。
