【命令設(shè)計模式詳解】C/Java/JS/Go/Python/TS不同語言實現(xiàn)

簡介

命令模式（Command Pattern）是一種數(shù)據(jù)驅(qū)動的設(shè)計模式，也是一種行為型設(shè)計模式。這種模式的請求以命令的形式包裹在對象中，并傳給調(diào)用對象。調(diào)用對象再尋找合適的對象，并把該命令傳給相應(yīng)的處理者。即把請求或操作封裝成單個對象，并使其可以被參數(shù)化和延遲執(zhí)行，這種方式將命令和執(zhí)行者進行了有效解耦。

如果你需要通過操作來參數(shù)化對象，可使用命令模式。如果你想要將操作放入隊列中、操作的執(zhí)行或者遠(yuǎn)程執(zhí)行操作， 可使用命令模式。如果你想要實現(xiàn)操作回滾功能，可使用命令模式。

作用

  1. 將不同命令按照抽象命令封裝成不同的對象，將這些命令放到調(diào)用者里。
  2. 客戶通過調(diào)用者執(zhí)行命令再去調(diào)用接受者的動作，順序為：客戶調(diào)用方->調(diào)用者->命令對象->接受者。
  3. 同其他對象一樣，命令也可以實現(xiàn)序列化，從而方便地寫入文件或數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)延遲執(zhí)行。

實現(xiàn)步驟

  1. 創(chuàng)建一個抽象命令接口，實現(xiàn)基本的命令方法。
  2. 創(chuàng)建多個具體命令類，實現(xiàn)抽象命令接口，以來命令接收者。
  3. 創(chuàng)建命令接收者，也就是具體業(yè)務(wù)類，接受命令并執(zhí)行動作。
  4. 創(chuàng)建命令調(diào)用者，這是一個聚合命令的類，添加命令和執(zhí)行命令。

UML

command-pattern.png

Java代碼

基礎(chǔ)命令接口

// Command.java 命令抽象接口
public interface Command {
   void execute();
}

具體命令類，可以多個命令

// BuyCommand.java 購買命令，操作receiver，實現(xiàn)了抽象命令類
public class BuyCommand implements Command {
  private StockReceiver stockReceiver;

  public BuyCommand(StockReceiver stockReceiver) {
    this.stockReceiver = stockReceiver;
  }

  // 命令類調(diào)用執(zhí)行者的實際動作
  public void execute() {
    System.out.println(this.getClass().getName() + "::execute() ");
    this.stockReceiver.buy();
  }
}

// SellCommand.java 出售命令，操作receiver，實現(xiàn)了抽象命令類
public class SellCommand implements Command {
  private StockReceiver stockReceiver;

  public SellCommand(StockReceiver stockReceiver) {
    this.stockReceiver = stockReceiver;
  }

  // 命令類調(diào)用執(zhí)行者的實際動作
  public void execute() {
    System.out.println(this.getClass().getName() + "::execute() ");
    stockReceiver.sell();
  }
}

命令調(diào)用類

// CommandInvoker.java 命令調(diào)用類，通過關(guān)聯(lián)命令來執(zhí)行命令的調(diào)用
public class CommandInvoker {

    private List<Command> commandList = new ArrayList<Command>();

    // 儲存命令
    public void takeOrder(Command command) {
        System.out.println(this.getClass().getName() + "::takeOrder() " + command.getClass().getName());
        commandList.add(command);
    }

    // 統(tǒng)一執(zhí)行
    public void executeOrders() {
        System.out.println(this.getClass().getName() + "::executeOrders() ");
        for (Command command : commandList) {
            command.execute();
        }
        commandList.clear();
    }
}

命令接收執(zhí)行類

// StockReceiver.java 命令模式真正的執(zhí)行類，不直接對外，通過command來調(diào)用
public class StockReceiver {

   private String name;
   private int num;

   public StockReceiver(String name, int num) {
      this.name = name;
      this.num = num;
   }

   public void buy() {
      System.out.println(this.getClass().getName() + "::buy() [name=" + this.name + " num=" + this.num + "]");
   }

   public void sell() {
      System.out.println(this.getClass().getName() + "::sell() [name=" + this.name + " num=" + this.num + "]");
   }

   public void setName(String name) {
      this.setName(name);
   }

   public String getName() {
      return this.name;
   }

   public void setNum(int num) {
      this.num = num;
   }

   public int getNum() {
      return this.num;
   }
}

測試調(diào)用


    /*
     * 命令模式是客戶端通過一個命令執(zhí)行者invoker，去執(zhí)行某個命令command。
     * 而命令則調(diào)用了業(yè)務(wù)類receiver的具體動作，從而完成真正的執(zhí)行。
     * 這種方式將命令和執(zhí)行者進行了有效解耦。
     */

    // 先聲明一個被操作對象，也就是接收者
    StockReceiver stock1 = new StockReceiver("Apple", 200);

    // 再聲明具體的命令
    BuyCommand buyCommand = new BuyCommand(stock1);
    SellCommand sellCommand = new SellCommand(stock1);

    // 最后聲明調(diào)用者，由調(diào)用者來執(zhí)行具體命令
    CommandInvoker invoker = new CommandInvoker();
    invoker.takeOrder(buyCommand);
    invoker.takeOrder(sellCommand);
    invoker.executeOrders();

    // 再執(zhí)行一只股票
    StockReceiver stock2 = new StockReceiver("Google", 100);
    BuyCommand buyCommand2 = new BuyCommand(stock2);
    invoker.takeOrder(buyCommand2);
    invoker.executeOrders();

Go代碼

基礎(chǔ)命令接口

// Command.go 命令抽象接口
type Command interface {
  GetName() string
  SetStockReceiver(stockReceiver *StockReceiver)
  Execute()
}

具體命令類，可以多個命令

// BuyCommand.go 購買命令，操作receiver，實現(xiàn)了抽象命令類
type BuyCommand struct {
  Name          string `default:"BuyCommand"`
  stockReceiver *StockReceiver
}

func (c *BuyCommand) GetName() string {
  return c.Name
}

func (c *BuyCommand) SetStockReceiver(stockReceiver *StockReceiver) {
  c.stockReceiver = stockReceiver
}

// 命令類調(diào)用執(zhí)行者來自行真正的動作
func (c *BuyCommand) Execute() {
  fmt.Println("BuyCommand::Execute() ")
  c.stockReceiver.Buy()
}

// SellCommand.go 出售命令，操作receiver，實現(xiàn)了抽象命令類
type SellCommand struct {
  Name          string `default:"BuyCommand"`
  stockReceiver *StockReceiver
}

func (s *SellCommand) GetName() string {
  return s.Name
}

func (s *SellCommand) SetStockReceiver(stockReceiver *StockReceiver) {
  s.stockReceiver = stockReceiver
}

// 命令類調(diào)用執(zhí)行者來自行真正的動作
func (s *SellCommand) Execute() {
  fmt.Println("SellCommand::Execute() ")
  s.stockReceiver.Sell()
}

命令調(diào)用類

// CommandInvoker.go 命令調(diào)用類，通過關(guān)聯(lián)命令來執(zhí)行命令的調(diào)用
type CommandInvoker struct {
  Name        string
  commandList []Command
}

func (c *CommandInvoker) GetName() string {
  return c.Name
}

// 儲存命令
func (c *CommandInvoker) TakeOrder(command Command) {
  fmt.Println("CommandInvoker::TakeOrder() " + command.GetName())
  c.commandList = append(c.commandList, command)
}

// 統(tǒng)一執(zhí)行
func (c *CommandInvoker) ExecuteOrders() {
  fmt.Println("CommandInvoker::ExecuteOrders() ")
  for _, command := range c.commandList {
    command.Execute()
  }
  // 命令執(zhí)行后清除
  c.commandList = c.commandList[:0]
}

命令接收執(zhí)行類

// StockReceiver.go 命令模式真正的執(zhí)行類，不直接對外，通過command來調(diào)用
type StockReceiver struct {
  Name string
  Num  int
}

func (s *StockReceiver) Buy() {
  fmt.Println("StockReceiver::Buy() [Name=" +
    s.Name + " Num=" + strconv.Itoa(s.Num) + "]")
}

func (s *StockReceiver) Sell() {
  fmt.Println("StockReceiver::Sell() [Name=" +
    s.Name + " Num=" + strconv.Itoa(s.Num) + "]")
}

測試調(diào)用

// main包下的main入口方法
func main() {
  fmt.Println("test start:")
  /*
   * 命令模式是客戶端通過一個命令執(zhí)行者invoker，去執(zhí)行某個命令command
   * 而命令則調(diào)用了業(yè)務(wù)類receiver的具體動作，從而完成真正的執(zhí)行
   * 這種方式將命令和執(zhí)行者進行了有效解耦。
   */

  // 先聲明一個被操作對象，也就是接收者
  var stock1 = &src.StockReceiver{
    Name: "Apple",
    Num:  200,
  }

  // 再聲明具體的命令
  var buyCommand = &src.BuyCommand{
    Name: "buyCommand",
  }
  buyCommand.SetStockReceiver(stock1)
  var sellCommand = &src.SellCommand{
    Name: "sellCommand",
  }
  sellCommand.SetStockReceiver(stock1)

  // 最后聲明調(diào)用者，由調(diào)用者來執(zhí)行具體命令
  var invoker = &src.CommandInvoker{
    Name: "invoker",
  }
  invoker.TakeOrder(buyCommand)
  invoker.TakeOrder(sellCommand)
  invoker.ExecuteOrders()

  // 再執(zhí)行一只股票
  var stock2 = &src.StockReceiver{
    Name: "Google",
    Num:  100,
  }
  var buyCommand2 = &src.BuyCommand{
    Name: "buyCommand2",
  }
  buyCommand2.SetStockReceiver(stock2)
  invoker.TakeOrder(buyCommand2)
  invoker.ExecuteOrders()
}

C語言代碼

基礎(chǔ)對象定義

// func.h問價，基礎(chǔ)命令結(jié)構(gòu)體head
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
#include <string.h>

// 基礎(chǔ)命令結(jié)構(gòu)體
typedef struct Command
{
    char name[50];
    struct StockReceiver *stock_receiver;
    void (*set_stock_receiver)(struct Command *command, struct StockReceiver *);
    void (*execute)(struct Command *);
} Command;

// 接受者對象
typedef struct StockReceiver
{
    char name[50];
    int num;
    void (*buy)(struct StockReceiver *);
    void (*sell)(struct StockReceiver *);
} StockReceiver;
StockReceiver *stock_receiver_constructor(char *name, int num);

// 繼承命令結(jié)構(gòu)體
typedef struct BuyCommand
{
    char name[50];
    struct StockReceiver *stock_receiver;
    void (*set_stock_receiver)(struct BuyCommand *command, struct StockReceiver *);
    void (*execute)(struct Command *);
} BuyCommand;
BuyCommand *buy_command_constructor(char *name);

// 繼承命令結(jié)構(gòu)體
typedef struct SellCommand
{
    char name[50];
    struct StockReceiver *stock_receiver;
    void (*set_stock_receiver)(struct SellCommand *command, struct StockReceiver *);
    void (*execute)(struct Command *);
} SellCommand;
SellCommand *sell_command_constructor(char *name);

// 命令執(zhí)行者
typedef struct CommandInvoker
{
    char name[50];
    void (*take_order)(struct CommandInvoker *invoker, Command *command);
    void (*execute_orders)(struct CommandInvoker *invoker);
    // 數(shù)組命令列表，記錄待執(zhí)行的命令對象
    struct Command **command_list;
    // 數(shù)組長度記錄
    int command_list_size;
    // 若是柔性數(shù)組，則放在結(jié)構(gòu)體最后，可以動態(tài)追加內(nèi)容
    // struct Command *command_list[];
} CommandInvoker;
CommandInvoker *command_invoker_constructor(char *name);

具體命令類，可以多個命令

// buy_command.c 購買命令，操作receiver，實現(xiàn)了抽象命令類
#include "func.h"

// 購買命令，操作receiver，實現(xiàn)了抽象命令類

void set_buy_stock_receiver(BuyCommand *command, StockReceiver *receiver)
{
  command->stock_receiver = receiver;
}

// 命令類調(diào)用執(zhí)行者來自行真正的動作
void buy_command_execute(Command *command)
{
  printf("\r\n BuyCommand::execute() [command->name=%s]", command->name);
  command->stock_receiver->buy(command->stock_receiver);
}

// 創(chuàng)建Buy命令對象
BuyCommand *buy_command_constructor(char *name)
{
  Command *command = (Command *)malloc(sizeof(Command));
  strncpy(command->name, name, 50);
  command->execute = &buy_command_execute;
  // 轉(zhuǎn)為BuyCommand
  BuyCommand *buy_command = (BuyCommand *)command;
  buy_command->set_stock_receiver = &set_buy_stock_receiver;
  return buy_command;
}

// sell_command.c 出售命令，操作receiver，實現(xiàn)了抽象命令類
#include "func.h"

// 出售命令，操作receiver，實現(xiàn)了抽象命令類

void set_sell_stock_receiver(SellCommand *command, StockReceiver *receiver) {
  command->stock_receiver = receiver;
}

// 命令類調(diào)用執(zhí)行者來自行真正的動作
void sell_command_execute(Command *command) {
  printf("\r\n SellCommand::execute() [command->name=%s]", command->name);
  command->stock_receiver->sell(command->stock_receiver);
}

// 創(chuàng)建Sell命令對象
SellCommand *sell_command_constructor(char *name)
{
  Command *command = (Command *)malloc(sizeof(Command));
  strncpy(command->name, name, 50);
  command->execute = &sell_command_execute;
  // 轉(zhuǎn)為SellCommand
  SellCommand *buy_command = (SellCommand *)command;
  buy_command->set_stock_receiver = &set_sell_stock_receiver;
  return buy_command;
}

命令調(diào)用類

// command_invoker.c 命令調(diào)用類，通過關(guān)聯(lián)命令來執(zhí)行命令的調(diào)用
#include "func.h"

/*
命令調(diào)用類，通過關(guān)聯(lián)命令來實行命令的調(diào)用
在命令模式中，Invoker（調(diào)用者）是一個可選的組件，
它負(fù)責(zé)將Command對象傳遞給Receiver，
并調(diào)用Command對象的execute方法來執(zhí)行命令。
Invoker在實現(xiàn)命令模式時可以有多種實現(xiàn)方式。
*/

void print_command_list(Command **list, int command_list_size)
{
  printf("\r\nThe current command_list:");
  for (int i = 0; i < command_list_size; i++)
  {
    printf("\r\n [i=%d, command->name=%s]", i, list[i]->name);
  }
}

// 把命令存儲到調(diào)用者的命令列表
void invoker_take_order(CommandInvoker *invoker, Command *command)
{
  printf("\r\n CommandInvoker::take_order() [invoker->name=%s, command->name=%s, invoker->command_list_size=%d]", invoker->name, command->name, invoker->command_list_size);

  // 列表長度增加1位
  int new_command_list_size = invoker->command_list_size + 1;

  /* 如果采取柔性數(shù)組，則無需申請新空間和復(fù)制內(nèi)容 */
  // 把原列表命令暫存下來
  Command **old_command_list = invoker->command_list;
  // 給命令列表申請新空間
  invoker->command_list = (Command **)calloc(new_command_list_size, sizeof(Command *));
  // 復(fù)制原有命令到命令列表，如果采取柔性數(shù)組則無需復(fù)制
  for (int i = 0; i < invoker->command_list_size; i++)
  {
    invoker->command_list[i] = old_command_list[i];
  }
  free(old_command_list);

  // 把新的命令添加列表最后
  invoker->command_list[new_command_list_size - 1] = command;
  invoker->command_list_size = new_command_list_size;
  
  // 打印當(dāng)前有多少命令
  // print_command_list(invoker->command_list, invoker->command_list_size);
}

// 統(tǒng)一執(zhí)行全部命令
void invoker_execute_orders(CommandInvoker *invoker)
{
  printf("\r\n CommandInvoker::execute_orders() ");
  int command_list_size = invoker->command_list_size;
  Command **command_list = invoker->command_list;
  for (int i = 0; i < command_list_size; i++)
  {
    Command *command = command_list[i];
    command->execute(command);
    command_list[i] = NULL;
  }
  // 命令執(zhí)行完后清除命令列表
  invoker->command_list_size = 0;
  invoker->command_list = (Command **)calloc(0, sizeof(Command *));
}

// 初始化CommandInvoker命令對象
CommandInvoker *command_invoker_constructor(char *name)
{
  printf("\r\n command_invoker_constructor() [name=%s]", name);
  CommandInvoker *invoker = (CommandInvoker *)malloc(sizeof(CommandInvoker));
  strncpy(invoker->name, name, 50);
  invoker->command_list_size = 0;
  invoker->take_order = &invoker_take_order;
  invoker->execute_orders = &invoker_execute_orders;
  return invoker;
}

命令接收執(zhí)行類

// stock_receiver.c 命令模式真正的執(zhí)行類，不直接對外，通過command來調(diào)用
#include "func.h"

/* 命令模式真正的執(zhí)行類，不直接對外，通過command來調(diào)用 */

void stock_receiver_buy(StockReceiver *stock_receiver) {
  printf("\r\n StockReceiver::buy() [name=%s num=%d]", stock_receiver->name, stock_receiver->num);
}

void stock_receiver_sell(StockReceiver *stock_receiver) {
  printf("\r\n StockReceiver::sell() [name=%s num=%d]", stock_receiver->name, stock_receiver->num);
}

// 創(chuàng)建StockReceiver命令對象
StockReceiver *stock_receiver_constructor(char *name, int num)
{
  printf("\r\n stock_receiver_constructor() [name=%s, num=%d]", name, num);
  StockReceiver *receiver = (StockReceiver *)malloc(sizeof(StockReceiver));
  strncpy(receiver->name, name, 50);
  receiver->num = num;
  receiver->buy = &stock_receiver_buy;
  receiver->sell = &stock_receiver_sell;
  return receiver;
}

測試調(diào)用

#include "../src/func.h"

int main(void)
{
    printf("test start:\r\n");
    /*
     * 命令模式是一種行為設(shè)計模式，它將請求或操作封裝成單個對象，并使其可以被參數(shù)化和延遲執(zhí)行。
     * 在命令模式中，客戶端通過一個命令執(zhí)行者invoker，去執(zhí)行某個命令command
     * 而命令則調(diào)用了業(yè)務(wù)類receiver的具體動作，從而完成真正的執(zhí)行
     * 這種方式將命令和執(zhí)行者進行了有效解耦。
     */

    // 先聲明一個被操作對象，也就是接收者
    StockReceiver *stocker_receiver1 = stock_receiver_constructor("Apple", 200);

    // 再聲明具體的命令
    BuyCommand *buy_command = buy_command_constructor("buy_command");
    buy_command->set_stock_receiver(buy_command, stocker_receiver1);

    SellCommand *sell_command = sell_command_constructor("sell_command");
    sell_command->set_stock_receiver(sell_command, stocker_receiver1);

    // 最后聲明調(diào)用者，由調(diào)用者來執(zhí)行具體命令
    CommandInvoker *invoker = command_invoker_constructor("invoker");
    invoker->take_order(invoker, (Command *)buy_command);
    invoker->take_order(invoker, (Command *)sell_command);
    invoker->execute_orders(invoker);

    // 再執(zhí)行一只股票，聲明新的接受者
    StockReceiver *stock_receiver2 = stock_receiver_constructor("Google", 100);
    BuyCommand *buy_command2 = buy_command_constructor("buy_command2");
    // 這次只有buy命令
    buy_command2->set_stock_receiver(buy_command2, stock_receiver2);
    // 還用原來的invoker，或者新建invoker
    invoker->take_order(invoker, (Command *)buy_command2);
    invoker->execute_orders(invoker);

    return 0;
}

更多語言版本

不同語言實現(xiàn)設(shè)計模式源碼：https://github.com/microwind/design-pattern

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