【设计模式】【行为型模式】命令模式（Command）

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文章目录

一、入门
什么是命令模式？
为什么需要命令模式？
怎样实现命令模式？

二、命令模式在源码中的运用
2.1、JDK的Runnable接口
2.2、Spring 的 CommandLineRunner 接口

三、总结
命令模式的优点
命令模式的缺点
命令模式的使用场景

参考

一、入门

什么是命令模式？

命令模式是一种行为设计模式，它将请求或操作封装为对象，从而使你可以用不同的请求对客户进行参数化，并支持请求的排队、记录、撤销等操作。
命令模式的核心是将“请求”封装为独立的对象，包含执行操作所需的所有信息。这样，你可以将请求与执行者解耦，并通过参数化、队列或日志等方式管理请求。

为什么需要命令模式？

在没有使用命令模式的情况下，代码可能会遇到以下问题：

紧耦合：
- 调用者（Invoker）直接依赖接收者（Receiver）的具体实现。如果接收者的接口或行为发生变化，调用者也需要修改。
- 例如，一个按钮直接调用某个对象的特定方法，导致按钮代码与具体逻辑紧密耦合。
难以扩展：
- 如果需要添加新的操作，必须修改调用者的代码，违反了开闭原则（对扩展开放，对修改关闭）。
- 例如，一个遥控器需要支持新的设备时，必须修改遥控器的代码。
不支持撤销、重做或事务操作：
- 如果系统需要支持撤销、重做或事务操作，直接调用方法的方式难以实现这些功能。
- 例如，一个文本编辑器需要支持撤销操作，直接调用方法的方式无法记录历史状态。
难以实现请求的队列或日志：
- 如果需要对请求进行排队、延迟执行或记录日志，直接调用方法的方式无法实现这些功能。

怎样实现命令模式？

命令模式的组成：
● 命令（Command）：定义执行操作的接口，通常包含一个 execute() 方法。
● 具体命令（Concrete Command）：实现命令接口，负责调用接收者的操作。
● 接收者（Receiver）：实际执行操作的对象。
● 调用者（Invoker）：持有命令对象，并触发命令的执行。
● 客户端（Client）：创建命令对象并设置其接收者。

【案例】开关灯
在这里插入图片描述
Light（接收者）：实际执行操作的对象。包含 on() 和off()方法。’

class Light {
    public void on() {
        System.out.println("Light is ON");
    }

    public void off() {
        System.out.println("Light is OFF");
    }
}

Command（命令接口）：定义执行操作的接口，包含 execute()方法。

interface Command {
    void execute();
}

LightOnCommand 和 LightOffCommand（具体命令）：实现 Command 接口，封装了对 Light 的操作。持有 Light 对象的引用，并在 execute() 方法中调用 Light 的方法。

// 具体命令：开灯
class LightOnCommand implements Command {
    private Light light;

    public LightOnCommand(Light light) {
        this.light = light;
    }

    @Override
    public void execute() {
        light.on();
    }
}

// 具体命令：关灯
class LightOffCommand implements Command {
    private Light light;

    public LightOffCommand(Light light) {
        this.light = light;
    }

    @Override
    public void execute() {
        light.off();
    }
}

RemoteControl（调用者）：持有 Command 对象的引用。通过pressButton()方法触发命令的执行。

class RemoteControl {
    private Command command;

    public void setCommand(Command command) {
        this.command = command;
    }

    public void pressButton() {
        command.execute();
    }
}

CommandPatternDemo（客户端）：创建接收者、命令对象和调用者，并将它们组装在一起。

// 客户端
public class CommandPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建接收者
        Light light = new Light();

        // 创建命令对象
        Command lightOn = new LightOnCommand(light);
        Command lightOff = new LightOffCommand(light);

        // 创建调用者
        RemoteControl remote = new RemoteControl();

        // 执行开灯命令
        remote.setCommand(lightOn);
        remote.pressButton();

        // 执行关灯命令
        remote.setCommand(lightOff);
        remote.pressButton();
    }
}

二、命令模式在源码中的运用

2.1、JDK的Runnable接口

Java 中的 Runnable 接口是命令模式的一个典型例子。
命令接口（类似于 Command 接口）：Runnable接口。

public interface Runnable {
    void run();
}

具体命令（类似于 ConcreteCommand）：我们自己实现的task，MyTask。

public class MyTask implements Runnable {

	// 在这里可以加接收这
	
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Task is running");
    }
}

调用者（类似于 Invoker）: Thead类，下面是简化版

public class Thread {
    private Runnable target;

    public Thread(Runnable target) {
        this.target = target;
    }

    public void start() {
        task.run();
    }
}

客户端

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Runnable task = new MyTask(); // 创建具体命令
        Thread thread = new Thread(task); // 设置命令
        thread.start(); // 执行命令
    }
}

2.2、Spring 的 CommandLineRunner 接口

CommandLineRunner 是 Spring 框架中一个非常有用的接口，通常用于在 Spring Boot 应用启动后执行一些初始化任务或自定义逻辑。它本质上是命令模式的一个典型应用，将“启动时需要执行的任务”封装为一个命令对象，并由 Spring Boot 在合适的时机统一执行。
CommandLineRunner 的作用：CommandLineRunner 接口的主要作用是在 Spring Boot 应用启动完成后，执行一些额外的逻辑。例如：初始化数据、加载配置文件、启动后台任务、执行一些检查或测试逻辑。
命令接口（类似于 Command 接口）：CommandLineRunner

@FunctionalInterface
public interface CommandLineRunner {
    void run(String... args) throws Exception;
}

具体命令（类似于 ConcreteCommand）：MyStartupTask

@Component // 将类注册为 Spring Bean
public class MyStartupTask implements CommandLineRunner {

    @Override
    public void run(String... args) throws Exception {
        System.out.println("Executing startup task...");

        // 打印命令行参数
        System.out.println("Command line arguments:");
        for (String arg : args) {
            System.out.println(arg);
        }

        // 执行自定义逻辑
        initializeDatabase();
        loadConfiguration();
    }

    private void initializeDatabase() {
        System.out.println("Initializing database...");
        // 初始化数据库的逻辑
    }

    private void loadConfiguration() {
        System.out.println("Loading configuration...");
        // 加载配置文件的逻辑
    }
}

调用者（类似于 Invoker）: SpringApplication，下面的代码是简化版

public class SpringApplication {
    public void run(String... args) {
        // 初始化 Spring 上下文
        ConfigurableApplicationContext context = createApplicationContext();
        refreshContext(context);

        // 调用 CommandLineRunner
        callRunners(context, args);
    }

    private void callRunners(ApplicationContext context, String[] args) {
        // 获取所有 CommandLineRunner 的 Bean
        Map<String, CommandLineRunner> runners = context.getBeansOfType(CommandLineRunner.class);

        // 按顺序执行
        List<CommandLineRunner> sortedRunners = new ArrayList<>(runners.values());
        AnnotationAwareOrderComparator.sort(sortedRunners);

        // 调用每个 CommandLineRunner 的 run() 方法
        for (CommandLineRunner runner : sortedRunners) {
            runner.run(args);
        }
    }
}

客户端

@SpringBootApplication
public class MyApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(MyApplication.class, args);
    }
}

三、总结

命令模式的优点

解耦调用者和接收者：
- 调用者（Invoker）不需要知道具体的接收者（Receiver）是谁，只需要调用命令对象的 execute() 方法。
- 降低了系统的耦合度，使得调用者和接收者可以独立变化。
支持扩展：
- 可以轻松添加新的命令类，而不需要修改调用者的代码。
- 符合开闭原则（对扩展开放，对修改关闭）。
支持撤销和重做：
- 命令对象可以记录状态，从而支持撤销（undo）和重做（redo）操作。
- 例如，文本编辑器可以通过命令对象记录每次操作的状态，从而实现撤销功能。
支持请求的队列或日志：
- 命令对象可以被排队、延迟执行或记录日志。
- 例如，可以将命令对象放入队列中，按顺序执行，或者将命令对象记录到日志中以便后续重放。
支持事务操作：
- 可以将多个命令组合成一个复合命令，实现事务操作。
- 例如，在数据库操作中，可以将多个更新操作封装为一个事务。