JAVA设计模式——Command命令

本文的设计模式来源于github上人气比较高的iluwatar/java-design-patterns，包含了23种经典设计模式和很多实际应用中涉及到的模式。

文中涉及到的示例代码可能只抽取了部分进行讲解，如果有本地模拟需求，请参考源码。

“设计模式是程序员在设计应用程序时能够解决场景问题的最佳实现，通过经测试和验证的开发范例，可以提高开发效率。重用设计模式，可有效避免可能因细微问题而导致的重大隐患，同时有助于提升熟悉设计模式的编码人员和架构师对代码的可读性。”

作用

命令模式将请求封装成对象，命令(Command，也被称作Action或Transaction)被抽象成一个对象，通过这个对象的方法调用，从而间接操作实体对象（Target），一个Command通常可支持指定操作、队列、日志记录等，并支持可撤销操作。

适用性

1. 通过要执行的动作来操作对象，可以应用到回调函数中；
2. Command对象可以有一个独立于原始请求的生命周期，如果一个请求的处理可以通过独立的地址空间完成，那么就可以将这个请求转移到Command对象中去处理。
3. 支持撤销，并且能记录撤销操作的执行过程和状态。一个合理的Command对象需要添加必要的undo()操作，用于撤销execute()操作，同时已执行的命令存储在历史列表中。
4. 支持日志记录更改，可保证系统异常时，可通过重新执行日志的记录来恢复数据。
5. 通过命令模式，可以对事务处理进行建模，实现事务的统一管理。

典型用例

1. 记录历史请求
2. 回调功能
3. 撤销功能

代码示例

抽象命令对象

Command模式中，所有的命令实现类都继承一个抽象命令对象，该对象具备以下基本方法：

public abstract class Command {
    // 命令执行的具体方法
    public abstract void execute(Target target);
    // 撤销
    public abstract void undo();
    // 重做
    public abstract void redo();
}

抽象目标对象

execute参数为需要操作的目标对象。本文我们以网游中的“会加Buff的巫师”为例：巫师可以对召唤兽施加Buff，用于控制召唤兽“收缩效果”和“隐形效果”。这里的目标对象就是召唤兽：

public abstract class Target {
    // 体型
    private Size size;
    // 隐形
    private Visibility visibility;
    public Size getSize() {return size;}
    public void setSize(Size size) {this.size = size;}
    public Visibility getVisibility() {return visibility;}
    public void setVisibility(Visibility visibility) {this.visibility = visibility;}
}

命令实现类

游戏中有两种法术，一种能施加收缩效果，一种能施加隐形效果：

// 收缩术——继承Command抽象命令对象
public class ShrinkSpell extends Command {
    private Size oldSize;
    private Target target;
    @Override
    public void execute(Target target) {
        oldSize = target.getSize();
        target.setSize(Size.SMALL);
        this.target = target;
    }
    @Override
    public void undo() {
        if (oldSize != null && target != null) {
            Size temp = target.getSize();
            target.setSize(oldSize);
            oldSize = temp;
        }
    }
    @Override
    public void redo() {
        undo();
    }
}
// 隐形术——继承Command抽象命令对象
public class InvisibilitySpell extends Command {
    private Target target;
    @Override
    public void execute(Target target) {
        target.setVisibility(Visibility.INVISIBLE);
        this.target = target;
    }
    @Override
    public void undo() {
        if (target != null) {
            target.setVisibility(Visibility.VISIBLE);
        }
    }
    @Override
    public void redo() {
        if (target != null) {
            target.setVisibility(Visibility.INVISIBLE);
        }
    }
}

目标实现类

定义一种召唤兽

public class Goblin extends Target {
    public Goblin() {
        setSize(Size.NORMAL);
        setVisibility(Visibility.VISIBLE);
    }
}

命令执行

定义命令下达者——“巫师”

public class Wizard {
    // 可撤销的命令队列
    private Deque<Command> undoStack = new LinkedList<>();
    // 可重新执行的命令队列
    private Deque<Command> redoStack = new LinkedList<>();
    public Wizard() {}
    // 对目标target执行command法术，undoStack+1
    public void castSpell(Command command, Target target) {
        LOGGER.info("{} casts {} at {}", this, command, target);
        command.execute(target);
        undoStack.offerLast(command);
    }
    // 撤销上一个法术，redoStack+1
    public void undoLastSpell() {
        if (!undoStack.isEmpty()) {
            Command previousSpell = undoStack.pollLast();
            redoStack.offerLast(previousSpell);
            LOGGER.info("{} undoes {}", this, previousSpell);
            previousSpell.undo();
        }
    }
    // 重新释放被撤销的法术，undoStack+1
    public void redoLastSpell() {
        if (!redoStack.isEmpty()) {
            Command previousSpell = redoStack.pollLast();
            undoStack.offerLast(previousSpell);
            LOGGER.info("{} redoes {}", this, previousSpell);
            previousSpell.redo();
        }
    }
}

“巫师”(客户端)对“哥布林”(目标对象)施展“法术”(命令对象)：

public static void main(String[] args) {
    Wizard wizard = new Wizard();
    Goblin goblin = new Goblin();
    goblin.printStatus();
    wizard.castSpell(new ShrinkSpell(), goblin);
    goblin.printStatus();
    wizard.castSpell(new InvisibilitySpell(), goblin);
    goblin.printStatus();
    wizard.undoLastSpell();
    goblin.printStatus();
    wizard.undoLastSpell();
    goblin.printStatus();
    wizard.redoLastSpell();
    goblin.printStatus();
    wizard.redoLastSpell();
    goblin.printStatus();
}

类图