命令模式 (Command)

命令模式 是一種行為型設(shè)計(jì)模式，它將請(qǐng)求封裝為一個(gè)對(duì)象，從而使得可以用不同的請(qǐng)求對(duì)客戶端進(jìn)行參數(shù)化、對(duì)請(qǐng)求排隊(duì)或記錄日志，以及支持可撤銷的操作。

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意圖

• 將操作的調(diào)用者與接收者分離，通過將請(qǐng)求封裝為獨(dú)立對(duì)象，使得請(qǐng)求更加靈活。
• 支持撤銷、重做、記錄日志等操作。

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使用場(chǎng)景

1. 需要參數(shù)化請(qǐng)求：
   • 客戶端不直接調(diào)用操作，而是通過封裝的命令對(duì)象。
2. 需要支持撤銷 (Undo) 或重做 (Redo)：
   • 操作需要記錄歷史，以支持回滾或重試。
3. 請(qǐng)求需要隊(duì)列化：
   • 系統(tǒng)需要對(duì)請(qǐng)求排隊(duì)處理或記錄日志。

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參與者角色

1. 命令接口 (Command)
   • 定義所有命令的公共接口。
2. 具體命令類 (ConcreteCommand)
   • 實(shí)現(xiàn)命令接口，調(diào)用接收者執(zhí)行具體操作。
3. 接收者 (Receiver)
   • 負(fù)責(zé)執(zhí)行具體操作的對(duì)象。
4. 調(diào)用者 (Invoker)
   • 負(fù)責(zé)調(diào)用命令。
5. 客戶端 (Client)
   • 創(chuàng)建命令對(duì)象，并將其傳遞給調(diào)用者。

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示例代碼

以下代碼展示了命令模式的實(shí)現(xiàn)，模擬智能家居系統(tǒng)控制燈光的打開、關(guān)閉操作，并支持撤銷功能。

#include <iostream>
#include <memory>
#include <stack>
#include <string>// 命令接口：定義命令的公共接口
class Command {
public:virtual ~Command() = default;// 執(zhí)行命令virtual void execute() = 0;// 撤銷命令virtual void undo() = 0;
};// 接收者：燈
class Light {
private:std::string name; // 燈的名稱public:explicit Light(std::string name) : name(std::move(name)) {}void turnOn() {std::cout << name << " 燈已打開。
";}void turnOff() {std::cout << name << " 燈已關(guān)閉。
";}
};// 具體命令類：打開燈的命令
class LightOnCommand : public Command {
private:Light& light; // 具體接收者：燈public:explicit LightOnCommand(Light& light) : light(light) {}void execute() override {light.turnOn(); // 打開燈}void undo() override {light.turnOff(); // 撤銷，關(guān)閉燈}
};// 具體命令類：關(guān)閉燈的命令
class LightOffCommand : public Command {
private:Light& light; // 具體接收者：燈public:explicit LightOffCommand(Light& light) : light(light) {}void execute() override {light.turnOff(); // 關(guān)閉燈}void undo() override {light.turnOn(); // 撤銷，打開燈}
};// 調(diào)用者：遙控器
class RemoteControl {
private:std::stack<std::unique_ptr<Command>> commandHistory; // 存儲(chǔ)命令歷史public:void executeCommand(std::unique_ptr<Command> command) {command->execute(); // 執(zhí)行命令commandHistory.push(std::move(command)); // 將命令存入歷史}void undoLastCommand() {if (!commandHistory.empty()) {auto& lastCommand = commandHistory.top(); // 獲取最近的命令lastCommand->undo(); // 撤銷命令commandHistory.pop(); // 移除該命令} else {std::cout << "無可撤銷的命令。
";}}
};// 客戶端代碼
int main() {Light livingRoomLight("客廳");Light bedroomLight("臥室");RemoteControl remoteControl;// 打開客廳燈remoteControl.executeCommand(std::make_unique<LightOnCommand>(livingRoomLight));// 關(guān)閉客廳燈remoteControl.executeCommand(std::make_unique<LightOffCommand>(livingRoomLight));// 打開臥室燈remoteControl.executeCommand(std::make_unique<LightOnCommand>(bedroomLight));// 撤銷最近一次操作remoteControl.undoLastCommand();// 撤銷最近一次操作remoteControl.undoLastCommand();return 0;
}

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代碼解析

1. 命令接口 (Command)

• 定義了命令的公共接口，所有具體命令都需要實(shí)現(xiàn) execute 和 undo 方法。

class Command {
public:virtual ~Command() = default;virtual void execute() = 0;virtual void undo() = 0;
};

2. 接收者 (Light)

• 實(shí)現(xiàn)燈的具體操作，包括 turnOn（打開燈）和 turnOff（關(guān)閉燈）。
• 是命令的實(shí)際執(zhí)行者。

class Light {
private:std::string name;
public:explicit Light(std::string name) : name(std::move(name)) {}void turnOn() { std::cout << name << " 燈已打開。
"; }void turnOff() { std::cout << name << " 燈已關(guān)閉。
"; }
};

3. 具體命令類

• LightOnCommand：
  • 在 execute 方法中調(diào)用 turnOn 打開燈，在 undo 方法中調(diào)用 turnOff 撤銷。
• LightOffCommand：
  • 在 execute 方法中調(diào)用 turnOff 關(guān)閉燈，在 undo 方法中調(diào)用 turnOn 撤銷。

class LightOnCommand : public Command {
private:Light& light;
public:explicit LightOnCommand(Light& light) : light(light) {}void execute() override { light.turnOn(); }void undo() override { light.turnOff(); }
};

4. 調(diào)用者 (RemoteControl)

• RemoteControl 負(fù)責(zé)調(diào)用命令對(duì)象的 execute 方法。
• 使用棧 (std::stack) 存儲(chǔ)命令歷史，以支持撤銷。

class RemoteControl {
private:std::stack<std::unique_ptr<Command>> commandHistory;
public:void executeCommand(std::unique_ptr<Command> command) {command->execute();commandHistory.push(std::move(command));}void undoLastCommand() {if (!commandHistory.empty()) {commandHistory.top()->undo();commandHistory.pop();} else {std::cout << "無可撤銷的命令。
";}}
};

5. 客戶端

• 客戶端創(chuàng)建具體命令對(duì)象，并通過調(diào)用者 RemoteControl 執(zhí)行命令。
• 通過 undoLastCommand 撤銷命令。

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優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

1. 解耦調(diào)用者與接收者：
   • 調(diào)用者無需知道接收者的具體實(shí)現(xiàn)。
2. 支持撤銷和重做：
   • 通過記錄命令歷史，支持操作的撤銷和重做。
3. 命令隊(duì)列化：
   • 可以輕松實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求的排隊(duì)處理。

缺點(diǎn)

1. 類數(shù)量增加：
   • 每個(gè)操作都需要定義一個(gè)具體命令類。
2. 存儲(chǔ)開銷：
   • 需要存儲(chǔ)命令歷史以支持撤銷和重做。

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適用場(chǎng)景

1. 參數(shù)化請(qǐng)求：
   • 將請(qǐng)求封裝為獨(dú)立對(duì)象，客戶端無需直接調(diào)用。
2. 操作的撤銷和重做：
   • 系統(tǒng)需要支持操作回滾。
3. 請(qǐng)求隊(duì)列化：
   • 系統(tǒng)需要對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行排隊(duì)或記錄日志。

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總結(jié)

命令模式通過將請(qǐng)求封裝為對(duì)象，實(shí)現(xiàn)了請(qǐng)求的參數(shù)化、撤銷、排隊(duì)處理等功能，是一種優(yōu)雅的行為模式。適用于需要解耦調(diào)用者和接收者的場(chǎng)景，尤其在支持撤銷或重做的系統(tǒng)中表現(xiàn)出色。