C# 设计模式（行为型模式）：命令模式 (Command Pattern)

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一、什么是命令模式？

命令模式（Command Pattern）是一种行为型设计模式，它将请求封装成一个对象，从而使你可以用不同的请求、队列或者日志来参数化对象。此模式使得请求的发送者和接受者完全解耦。

在命令模式中，一个命令就是一个独立的对象，包含了执行请求所需的所有信息。这种模式非常适合需要撤销/重做操作或事务管理的场景。

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二、模式结构

1. Command（抽象命令类）：声明执行操作的接口。
2. ConcreteCommand（具体命令类）：实现命令接口，绑定一个接收者对象，调用接收者的相应操作。
3. Invoker（调用者）：调用命令对象执行具体请求。
4. Receiver（接收者）：执行命令请求的具体对象。
5. Client（客户端）：创建命令对象并设置接收者和调用者。

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三、适用场景

1. 撤销/重做操作：如文本编辑器的撤销和重做功能。
2. 任务队列：将请求放入队列以便稍后执行。
3. 事务系统：需要记录日志并支持操作回滚。

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四、C# 实现案例

1. 场景描述

模拟一个智能家居系统，支持打开和关闭灯的功能，同时能够支持撤销上一个操作。

2. 实现代码

using System;
using System.Collections.Generic;

namespace CommandPatternExample
{
    // 命令接口
    public interface ICommand
    {
        void Execute();
        void Undo();
    }

    // 具体命令：打开灯
    public class LightOnCommand : ICommand
    {
        private Light _light;

        public LightOnCommand(Light light)
        {
            _light = light;
        }

        public void Execute()
        {
            _light.On();
        }

        public void Undo()
        {
            _light.Off();
        }
    }

    // 具体命令：关闭灯
    public class LightOffCommand : ICommand
    {
        private Light _light;

        public LightOffCommand(Light light)
        {
            _light = light;
        }

        public void Execute()
        {
            _light.Off();
        }

        public void Undo()
        {
            _light.On();
        }
    }

    // 接收者：灯
    public class Light
    {
        public void On()
        {
            Console.WriteLine("灯已打开");
        }

        public void Off()
        {
            Console.WriteLine("灯已关闭");
        }
    }

    // 调用者
    public class RemoteControl
    {
        private ICommand _command;
        private Stack<ICommand> _commandHistory = new Stack<ICommand>();

        public void SetCommand(ICommand command)
        {
            _command = command;
        }

        public void PressButton()
        {
            _command.Execute();
            _commandHistory.Push(_command);
        }

        public void PressUndo()
        {
            if (_commandHistory.Count > 0)
            {
                var lastCommand = _commandHistory.Pop();
                lastCommand.Undo();
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("没有可撤销的操作");
            }
        }
    }

    // 客户端
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 创建接收者
            var light = new Light();

            // 创建命令
            var lightOn = new LightOnCommand(light);
            var lightOff = new LightOffCommand(light);

            // 设置调用者
            var remote = new RemoteControl();

            // 打开灯
            remote.SetCommand(lightOn);
            remote.PressButton();

            // 关闭灯
            remote.SetCommand(lightOff);
            remote.PressButton();

            // 撤销操作
            remote.PressUndo();
            remote.PressUndo();
        }
    }
}

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五、运行结果

执行上述代码，输出如下：

灯已打开
灯已关闭
灯已打开
灯已关闭

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六、优缺点分析

优点：

1. 解耦发送者和接收者：命令模式将调用者与接收者隔离。
2. 支持撤销和重做：通过记录命令历史，可以轻松实现撤销和重做操作。
3. 扩展性强：增加新命令时，只需实现命令接口，原有代码无需修改。

缺点：

1. 类数量增加：每个命令都需要一个具体命令类，可能导致类数量过多。
2. 实现复杂：如果命令链条较长或逻辑复杂，会增加代码的维护难度。

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七、实际应用场景

1. 文本编辑器：实现撤销和重做功能。
2. 智能家居系统：管理多个设备的操作。
3. 游戏开发：管理用户的操作记录。
4. 任务队列系统：将请求封装为命令对象进行异步处理。

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八、总结

命令模式是一种功能强大且灵活的设计模式，适合需要将请求与实际执行解耦的场景。通过命令模式，可以轻松实现操作的撤销、重做以及请求的排队处理。如果你的应用程序需要这些功能，不妨试试命令模式！

希望本文能帮助你更好地理解命令模式。如果你有任何问题或建议，欢迎在评论区留言！ 😊