命令模式（Command Pattern）

概念

命令模式是一种行为设计模式，它将请求封装成一个对象，从而允许使用不同的请求、队列或日志请求参数化客户端，并支持可撤销的操作。

思想

命令模式的思想是将请求封装成对象，使得请求的发起者和执行者解耦。请求者只需要创建一个命令对象并将其发送给执行者，而无需知道具体执行的操作或执行者的细节。

角色

1. Command（命令）：声明执行操作的接口。
2. ConcreteCommand（具体命令）：实现 Command 接口，将一个接收者对象绑定于一个动作。
3. Receiver（接收者）：执行具体命令时的相关操作。
4. Invoker（调用者）：要求命令执行请求的对象。
5. Client（客户端）：创建一个具体命令对象并设置它的接收者。

优点

1. 解耦请求的发送者和接收者。
2. 可以轻松地设计一个命令队列。
3. 支持可撤销的操作。
4. 支持操作的记录与恢复。

缺点

1. 会导致命令类的数量增加。

类图

@startuml

class Client {
    +main()
}

interface Command {
    +execute()
}

class ConcreteCommand1 {
    -receiver: Receiver
    +execute()
}

class ConcreteCommand2 {
    -receiver: Receiver
    +execute()
}

class Receiver {
    +action()
}

class Invoker {
    -command: Command
    +setCommand(command: Command)
    +executeCommand()
}

Client --> Invoker
Invoker o--> Command
Command <|.. ConcreteCommand1
Command <|.. ConcreteCommand2
ConcreteCommand1 --> Receiver
ConcreteCommand2 --> Receiver

note top of Command: 命令接口，\n声明执行操作的方法
note top of ConcreteCommand1: 具体命令类，\n绑定一个接收者和一个动作
note top of ConcreteCommand2: 具体命令类，\n绑定一个接收者和一个动作
note top of Receiver: 接收者，\n执行具体命令时的相关操作
note top of Invoker: 调用者，\n要求命令执行请求的对象

@enduml

时序图

@startuml

participant Client
participant Invoker
participant ConcreteCommand1
participant Receiver

Client -> Invoker: setCommand(ConcreteCommand1)
Client -> Invoker: executeCommand()
Invoker -> ConcreteCommand1: execute()
ConcreteCommand1 -> Receiver: action()

@enduml

示例代码

下面是一个简单的示例代码，使用C++实现命令模式。该示例模拟了一个遥控器，遥控器上有两个按钮，分别控制电视的打开和关闭操作。

#include <iostream>

// Command Interface
class Command {
public:
    virtual void execute() = 0;
};

// Concrete Command for turning on the TV
class TurnOnCommand : public Command {
private:
    TV& tv;

public:
    TurnOnCommand(TV& tv) : tv(tv) {}

    void execute() override {
        tv.turnOn();
    }
};

// Concrete Command for turning off the TV
class TurnOffCommand : public Command {
private:
    TV& tv;

public:
    TurnOffCommand(TV& tv) : tv(tv) {}

    void execute() override {
        tv.turnOff();
    }
};

// Receiver
class TV {
public:
    void turnOn() {
        std::cout << "TV is turned on." << std::endl;
    }

    void turnOff() {
        std::cout << "TV is turned off." << std::endl;
    }
};

// Invoker
class RemoteControl {
private:
    Command* onCommand;
    Command* offCommand;

public:
    void setOnCommand(Command* command) {
        onCommand = command;
    }

    void setOffCommand(Command* command) {
        offCommand = command;
    }

    void pressOnButton() {
        onCommand->execute();
    }

    void pressOffButton() {
        offCommand->execute();
    }
};

int main() {
    TV tv;
    TurnOnCommand turnOnCommand(tv);
    TurnOffCommand turnOffCommand(tv);

    RemoteControl remoteControl;
    remoteControl.setOnCommand(&turnOnCommand);
    remoteControl.setOffCommand(&turnOffCommand);

    remoteControl.pressOnButton();   // 打开电视
    remoteControl.pressOffButton();  // 关闭电视

    return 0;
}

示例代码描述

上述示例代码实现了一个遥控器控制电视的功能。命令接口（Command）定义了执行操作的方法（execute），具体命令类（TurnOnCommand和TurnOffCommand）分别绑定了接收者（TV）的打开和关闭操作。遥控器（RemoteControl）充当调用者，它可以设置具体命令，并通过调用执行命令的方法来实现对电视的操作。运行示例代码会输出电视打开和关闭的信息。

运行示例代码的输出结果如下：

TV is turned on.
TV is turned off.