设计模式（十一）之行为型模式--命令模式

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一、命令模式

1、案例分析

1.1 智能生活项目需求

（1）买一套智能家电，有照明灯、风扇、冰箱、洗衣机，我们只要在手机上安装app就可以控制这些家电工作

（2）这些智能家电来自不同的厂家，我们不像针对每一种家电都安装一个app，分别控制，只希望有一个app就可以控制全部智能家电

（3）要实现一个app控制所有智能家电的需求，则每个智能家电厂家都要提供一个统一的接口给app调用，这时 就可以考虑命令模式

（4）命令模式可将“动作的请求者”从“动作的执行者”对象中解耦出来

（5）在我们的例子中，动作的请求者是手机app，动作的执行者是每个厂商的一个家电产品

2、命令模式基本介绍

（1）命令模式（Command Pattern）：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。我们只需要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设计。

​ 将军与士兵的例子，比如一个将军有100个士兵，将军发起进攻命令，不需要指定每一个确定的士兵去执行操作，只需要有一个助手，让助手去将这些命令传到给每一个士兵即可。

（2）命令模式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，实现解耦。

（3）在命令模式中，会将一个请求封装为一个对象，以便使用不同参数来表示不同的请求（即命名），同时命令模式也支持可撤销的操作。

（4）通俗易懂的理解，将军发布命令，士兵去执行。其中有几个角色

​ a.将军（命令发布者）

​ b.士兵（命令的具体执行者）

​ c.命令（连接将军和士兵）

​ Inovke是调用者（将军），Receiver是被调用者（士兵），MyCommand是命令，实现了Command接口，聚合接收对象

3、原理类图

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（1）Invoke是调用者角色

（2）Command是命令角色，需要执行的所有命令都在这里，可以是接口或抽象类

（3）Receiver是接收者角色，知道如何实施和执行一个请求相关的操作

（4）ConcreteCommand：将一个接收者对象与一个动作绑定，调用接收者相应的操作，实现execute

4、命令模式解决智能生活项目

4.1 思路分析和图解

下图中的撤销是对上一个命令的撤销

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4.2 类图

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5、代码实例

5.1 Command接口

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//创建命令接口
public interface Command {

    //执行动作（操作）
    public void execute();

    //撤销动作（操作）
    public void undo();
}

5.2 LightReceiver类

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public class LightReceiver {

    public void on(){
        System.out.println(" 电灯打开了... ");
    }

    public void off(){
        System.out.println(" 电灯关闭了... ");
    }
}

5.3 LightOnCommand类

实现Command接口

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public class LightOnCommand implements Command {

    //聚合LightReceiver
    LightReceiver lightReceiver;

    public LightOnCommand(LightReceiver lightReceiver) {
        this.lightReceiver = lightReceiver;
    }

    @Override
    public void execute() {
        //调用接收者的方法
        lightReceiver.on();
    }

    @Override
    public void undo() {
        //调用接收者的方法
        lightReceiver.off();
    }
}

5.4 LightOffCommand类

实现Command接口

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public class LightOffCommand implements Command{
    //聚合LightReceiver
    LightReceiver lightReceiver;

    public LightOffCommand(LightReceiver lightReceiver) {
        this.lightReceiver = lightReceiver;
    }

    @Override
    public void execute() {
        //调用接收者的方法
        lightReceiver.off();
    }

    @Override
    public void undo() {
        //调用接收者的方法
        lightReceiver.on();
    }
}

5.5 NoCommand类

实现Command接口

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//没有任何命令，即空执行：用于初始化每个按钮，当调用空命令时，对象什么都不做
//其实，这也是一种设计模式，可以省掉对空的判断
public class NoCommand implements Command {
    @Override
    public void execute() {
    }

    @Override
    public void undo() {
    }
}

5.6 RemoteController类

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public class RemoteController {
    //开 按钮的命令数组
    Command[] onCommands;
    Command[] offCommands;

    //执行撤销的命令
    Command undoCommand;

    //构造器，完成对按钮初始化
    public RemoteController(){
        onCommands = new Command[5];
        offCommands = new Command[5];
        for(int i = 0 ;i < 5; i++){
            onCommands[i] = new NoCommand();
            offCommands[i] = new NoCommand();
        }
    }
    //给我们的按钮设置你需要的命令
    public void setCommand(int no, Command onCommand, Command offCommand){
        onCommands[no] = onCommand;
        offCommands[no] = offCommand;
    }

    //按下开按钮
    public void onButtonWasPushed(int no){
        //找到你按下的开的按钮，并调用对应方法
        onCommands[no].execute();
        //记录这次的操作，用于撤销
        undoCommand = onCommands[no];
    }

    //按下关按钮
    public void offButtonWasPushed(int no){
        //找到你按下的关的按钮，并调用对应方法
        offCommands[no].execute();
        //记录这次的操作，用于撤销
        undoCommand = offCommands[no];
    }

    //按下撤销按钮
    public void undoButtonWasPushed(){
        undoCommand.undo();
    }
}

5.7 Client类

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public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //使用命令设计模式，完成通过遥控器，对电灯的操作
        //创建电灯的对象（接受者）
        LightReceiver lightReceiver = new LightReceiver();

        //创建电灯相关的开关命令
        LightOnCommand lightOnCommand = new LightOnCommand(lightReceiver);
        LightOffCommand lightOffCommand = new LightOffCommand(lightReceiver);


        //需要一个遥控器
        RemoteController remoteController = new RemoteController();

        //给我们的遥控器设置命令，比如 no = 0是电灯的开和关的操作
        remoteController.setCommand(0,lightOnCommand,lightOffCommand);
        System.out.println("------按下灯的开按钮-------");

        remoteController.onButtonWasPushed(0);
        System.out.println("------按下灯的关按钮-------");
        remoteController.offButtonWasPushed(0);
        System.out.println("------按下撤销按钮-------");
        remoteController.undoButtonWasPushed();
    }
}

结果：

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------按下灯的开按钮-------
 电灯打开了... 
------按下灯的关按钮-------
 电灯关闭了... 
------按下撤销按钮-------
 电灯打开了...

5.8 添加电视机

5.8.1 TVReceiver类

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public class TVReceiver {
    public void on(){
        System.out.println(" 电视机打开了... ");
    }

    public void off(){
        System.out.println(" 电视机关闭了... ");
    }
}

5.8.2 TVOnCommand类

实现Command接口

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public class TVOnCommand implements Command {
    //聚合TVReceiver
    TVReceiver tvReceiver;

    public TVOnCommand(TVReceiver tvReceiver) {
        super();
        this.tvReceiver = tvReceiver;
    }

    @Override
    public void execute() {
        //调用接收者的方法
        tvReceiver.on();
    }

    @Override
    public void undo() {
        //调用接收者的方法
        tvReceiver.off();
    }
}

5.8.3 TVOffCommand类

实现Command接口

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public class TVOffCommand implements Command {
    //聚合TVReceiver
    TVReceiver tvReceiver;

    public TVOffCommand(TVReceiver tvReceiver) {
        super();
        this.tvReceiver = tvReceiver;
    }

    @Override
    public void execute() {
        //调用接收者的方法
        tvReceiver.off();
    }

    @Override
    public void undo() {
        //调用接收者的方法
        tvReceiver.on();
    }
}

5.8.4 Client类

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public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //使用命令设计模式，完成通过遥控器，对电灯的操作
        //创建电灯的对象（接受者）
        LightReceiver lightReceiver = new LightReceiver();

        //创建电灯相关的开关命令
        LightOnCommand lightOnCommand = new LightOnCommand(lightReceiver);
        LightOffCommand lightOffCommand = new LightOffCommand(lightReceiver);


        //需要一个遥控器
        RemoteController remoteController = new RemoteController();

        //给我们的遥控器设置命令，比如 no = 0是电灯的开和关的操作
        remoteController.setCommand(0,lightOnCommand,lightOffCommand);
        System.out.println("------按下灯的开按钮-------");

        remoteController.onButtonWasPushed(0);
        System.out.println("------按下灯的关按钮-------");
        remoteController.offButtonWasPushed(0);
        System.out.println("------按下撤销按钮-------");
        remoteController.undoButtonWasPushed();

        System.out.println("==========使用遥控器操作电视机=============");
        TVReceiver tvReceiver = new TVReceiver();
        TVOnCommand tvOnCommand = new TVOnCommand(tvReceiver);
        TVOffCommand tvOffCommand = new TVOffCommand(tvReceiver);

        //给我们的遥控器设置命令，比如no = 1 是电视机的开和关的操作
        remoteController.setCommand(1,tvOnCommand,tvOffCommand);

        System.out.println("------按下电视机的开按钮---------");
        remoteController.onButtonWasPushed(1);
        System.out.println("------按下电视机的关按钮---------");
        remoteController.offButtonWasPushed(1);
        System.out.println("-------按下电视机的撤销按钮-------------");
        remoteController.undoButtonWasPushed();
    }
}

结果：

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------按下灯的开按钮-------
 电灯打开了... 
------按下灯的关按钮-------
 电灯关闭了... 
------按下撤销按钮-------
 电灯打开了... 
==========使用遥控器操作电视机=============
------按下电视机的开按钮---------
 电视机打开了... 
------按下电视机的关按钮---------
 电视机关闭了... 
-------按下电视机的撤销按钮-------------
 电视机打开了...

6、命令模式在Spring框架Jdbc Template应用的源码分析

6.1 JdbcTemplate类

（1）查看JdbcTemplate类

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public class JdbcTemplate extends JdbcAccessor implements JdbcOperations {}

（2）查看query方法（点击JdbcTemplate，ctrl+F12出来右边选项）

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（3）首先进入query方法

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@Override
public <T> List<T> query(String sql, RowMapper<T> rowMapper) throws DataAccessException {
   return result(query(sql, new RowMapperResultSetExtractor<>(rowMapper)));
}

（4）然后进去query(sql, new RowMapperResultSetExtractor<>(rowMapper))

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@Override
@Nullable
public <T> T query(final String sql, final ResultSetExtractor<T> rse) throws DataAccessException {
   Assert.notNull(sql, "SQL must not be null");
   Assert.notNull(rse, "ResultSetExtractor must not be null");
   if (logger.isDebugEnabled()) {
      logger.debug("Executing SQL query [" + sql + "]");
   }

   /**
    * Callback to execute the query.
    */
   class QueryStatementCallback implements StatementCallback<T>, SqlProvider {
      @Override
      @Nullable
      public T doInStatement(Statement stmt) throws SQLException {
         ResultSet rs = null;
         try {
            rs = stmt.executeQuery(sql);
            return rse.extractData(rs);
         }
         finally {
            JdbcUtils.closeResultSet(rs);
         }
      }
      @Override
      public String getSql() {
         return sql;
      }
   }

   return execute(new QueryStatementCallback(), true);
}

（5）里面有一个内部类

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class QueryStatementCallback implements StatementCallback<T>, SqlProvider

（6）进StatementCallback查看

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@FunctionalInterface
public interface StatementCallback<T> {
   @Nullable
   T doInStatement(Statement stmt) throws SQLException, DataAccessException;
}

（7）查看QueryStatementCallback类 实现StatementCallback

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@Nullable
public <T> T query(final String sql, final ResultSetExtractor<T> rse) throws DataAccessException {
    Assert.notNull(sql, "SQL must not be null");
    Assert.notNull(rse, "ResultSetExtractor must not be null");
    if (this.logger.isDebugEnabled()) {
        this.logger.debug("Executing SQL query [" + sql + "]");
    }

    class QueryStatementCallback implements StatementCallback<T>, SqlProvider {
        QueryStatementCallback() {
        }

        @Nullable
        public T doInStatement(Statement stmt) throws SQLException {
            ResultSet rs = null;

            Object var3;
            try {
                rs = stmt.executeQuery(sql);
                var3 = rse.extractData(rs);
            } finally {
                JdbcUtils.closeResultSet(rs);
            }

            return var3;
        }

        public String getSql() {
            return sql;
        }
    }

    return this.execute(new QueryStatementCallback(), true);
}

该query又是在JdbcTemplate中使用的，因此JdbcTemplate可以看成为Invoke

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（8）查看QueryStatementCallback类 实现StatementCallback

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@Nullable
public <T> T query(final String sql, final ResultSetExtractor<T> rse) throws DataAccessException {
    Assert.notNull(sql, "SQL must not be null");
    Assert.notNull(rse, "ResultSetExtractor must not be null");
    if (this.logger.isDebugEnabled()) {
        this.logger.debug("Executing SQL query [" + sql + "]");
    }

    class QueryStatementCallback implements StatementCallback<T>, SqlProvider {
        QueryStatementCallback() {
        }

        @Nullable
        public T doInStatement(Statement stmt) throws SQLException {
            ResultSet rs = null;

            Object var3;
            try {
                rs = stmt.executeQuery(sql);
                var3 = rse.extractData(rs);
            } finally {
                JdbcUtils.closeResultSet(rs);
            }

            return var3;
        }

        public String getSql() {
            return sql;
        }
    }

    return this.execute(new QueryStatementCallback(), true);
}

execute的具体代码，也是在JdbcTemplate类中

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@Nullable
private <T> T execute(StatementCallback<T> action, boolean closeResources) throws DataAccessException {
    Assert.notNull(action, "Callback object must not be null");
    Connection con = DataSourceUtils.getConnection(this.obtainDataSource());
    Statement stmt = null;

    Object var12;
    try {
        stmt = con.createStatement();
        this.applyStatementSettings(stmt);
        T result = action.doInStatement(stmt);
        this.handleWarnings(stmt);
        var12 = result;
    } catch (SQLException var10) {
        String sql = getSql(action);
        JdbcUtils.closeStatement(stmt);
        stmt = null;
        DataSourceUtils.releaseConnection(con, this.getDataSource());
        con = null;
        throw this.translateException("StatementCallback", sql, var10);
    } finally {
        if (closeResources) {
            JdbcUtils.closeStatement(stmt);
            DataSourceUtils.releaseConnection(con, this.getDataSource());
        }

    }
    return var12;
}

6.2 角色分析

（1）StatementCallback接口，类似命令接口（Command）

（2）class QueryStatementCallback implements StatementCallback, SqlProvider，匿名内部类，实现了命令接口，同时也充当命令接收者

class QueryStatementCallback implements StatementCallback, SqlProvider

（3）命令调用者是JdbcTemplate，其中execute(StatementCallback action, boolean closeResources)方法中，调用action.doInStatement方法，不同的实现StatementCallback接口的对象，对应不同的doInStatement实现逻辑

（4）另外，实现StatementCallback接口的子类还有

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7、命令模式的注意事项和细节

（1）将发起请求的对象与执行请求的对象解耦。发起请求的对象是调用者，调用者只要调用命令对象的execute()方法就可以让接收者工作，而不必知道具体的接收者对象是谁，是如何实现的，命令对象会负责让接收者执行请求的动作，也就是说“请求发起者”和“请求执行者”之间的解耦是通过命令对象实现的，命令对象起到了纽带桥梁的作用。

（2）容易设计一个命令队列。只要把命令对象放到队列，就可以多线程的执行命令

（3）容易实现对请求的撤销和重做

（4）不足之处：可能导致某些系统有过多的具体命令类，增加了系统的复杂度，尤其需要注意

（5）空命令也是一种设计模式，它为我们省去了判空的操作。在上面的实例中，如果没有空命令，我们每按一下一个案件都要判空，这给编码带来一定的麻烦

（6）命令模式经典的应用场景：界面的一个按钮都是一条命令，模拟CMD（DOS命令）、订单的撤销/恢复、触发-反馈机制

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