1.1. 模式动机
在软件设计中，我们经常需要向某些对象发送请求，但是并不知道请求的接收者是谁，也不知道被请求的操作是哪个，我们只需在程序运行时指定具体的请求接收者即可，此时，可以使用命令模式来进行设计，使得请求发送者与请求接收者消除彼此之间的耦合，让对象之间的调用关系更加灵活。
命令模式可以对发送者和接收者完全解耦，发送者与接收者之间没有直接引用关系，发送请求的对象只需要知道如何发送请求，而不必知道如何完成请求。这就是命令模式的模式动机。
1.2. 模式定义
命令模式(Command Pattern)：将一个请求封装为一个对象，从而使我们可用不同的请求对客户进行参数化；对请求排队或者记录请求日志，以及支持可撤销的操作。命令模式是一种对象行为型模式，其别名为动作(Action)模式或事务(Transaction)模式。
1.3. 模式结构
命令模式包含如下角色：
- Command: 抽象命令类
- ConcreteCommand: 具体命令类
- Invoker: 调用者
- Receiver: 接收者
- Client:客户类
命令模式的本质是对请求进行封装，一个请求对应于一个命令，将发出命令的责任和执行命令的责任分割开。每一个命令都是一个操作：请求的一方发出请求要求执行一个操作；接收的一方收到请求，并执行相应的操作。命令模式允许请求的一方和接收的一方独立开来，使得请求的一方不必知道接收请求的一方的接口，更不必知道请求如何被接收、操作是否被执行、何时被执行，以及是怎么被执行的。
典型的抽象命令类代码如下所示：
//抽象命令类
abstract class Command {
public abstract void execute();
}
//对于请求发送者即调用者而言，将针对抽象命令类进行编程，可以通过构造注入或者设值注入的方式在运行时传入具体命令类对象，
//并在业务方法中调用命令对象的execute()方法，其典型代码如下所示：
class Invoker {
private Command command;
//构造注入
public Invoker(Command command) {
this.command = command;
}
//设值注入
public void setCommand(Command command) {
this.command = command;
}
//业务方法，用于调用命令类的execute()方法
public void call() {
command.execute();
}
}
//具体命令类继承了抽象命令类，它与请求接收者相关联（更加灵活的方式的话可以通过读取xml文件来实现，xml文件中配置命令与接受者
//的映射），实现了在抽象命令类中声明的execute()方法，并在实现时调用接收者的请求响应方法action()，其典型代码如下所示：
class ConcreteCommand extends Command {
private Receiver receiver; //维持一个对请求接收者对象的引用
public void execute() {
receiver.action(); //调用请求接收者的业务处理方法action()
}
public ConcreteCommand(Receiver receiver) {
this.receiver = receiver;
}
}
//请求接收者Receiver类具体实现对请求的业务处理，它提供了action()方法，用于执行与请求相关的操作，其典型代码如下所示：
class Receiver {
public void action() {
//具体操作
}
}
1.4命令队列的实现
有时候我们需要将多个请求排队，当一个请求发送者发送一个请求时，将不止一个请求接收者产生响应，这些请求接收者将逐个执行业务方法，完成对请求的处理。此时，我们可以通过命令队列来实现。
命令队列的实现方法有多种形式，其中最常用、灵活性最好的一种方式是增加一个CommandQueue类，由该类来负责存储多个命令对象，而不同的命令对象可以对应不同的请求接收者，CommandQueue类的典型代码如下所示：
class CommandQueue {
//定义一个ArrayList来存储命令队列
private ArrayList<Command> commands = new ArrayList<Command>();
public void addCommand(Command command) {
commands.add(command);
}
public void removeCommand(Command command) {
commands.remove(command);
}
//循环调用每一个命令对象的execute()方法
public void execute() {
for (Object command : commands) {
((Command)command).execute();
}
}
}
//在增加了命令队列类CommandQueue以后，请求发送者类Invoker将针对CommandQueue编程，代码修改如下：
class Invoker {
private CommandQueue commandQueue; //维持一个CommandQueue对象的引用
//构造注入
public Invoker(CommandQueue commandQueue) {
this. commandQueue = commandQueue;
}
//设值注入
public void setCommandQueue(CommandQueue commandQueue) {
this.commandQueue = commandQueue;
}
//调用CommandQueue类的execute()方法
public void call() {
commandQueue.execute();
}
}
命令队列与我们常说的“批处理”有点类似。批处理，顾名思义，可以对一组对象（命令）进行批量处理，当一个发送者发送请求后，将有一系列接收者对请求作出响应，命令队列可以用于设计批处理应用程序，如果请求接收者的接收次序没有严格的先后次序，我们还可以使用多线程技术来并发调用命令对象的execute()方法，从而提高程序的执行效率。
1.5撤销操作的实现
在命令模式中，我们可以通过调用一个命令对象的execute()方法来实现对请求的处理，如果需要撤销(Undo)请求，可通过在命令类中增加一个逆向操作来实现。
tip:除了通过一个逆向操作来实现撤销(Undo)外，还可以通过保存对象的历史状态来实现撤销，后者可使用备忘录模式(Memento Pattern)来实现。
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计算器界面类CalculatorForm充当请求发送者，实现了数据求和功能的加法类Adder充当请求接收者，界面类可间接调用加法类中的add()方法实现加法运算，并且提供了可撤销加法运算的undo()方法。
//加法类：请求接收者
class Adder {
private int num=0; //定义初始值为0
//加法操作，每次将传入的值与num作加法运算，再将结果返回
public int add(int value) {
num += value;
return num;
}
}
//抽象命令类
abstract class AbstractCommand {
public abstract int execute(int value); //声明命令执行方法execute()
public abstract int undo(); //声明撤销方法undo()
}
//具体命令类
class ConcreteCommand extends AbstractCommand {
private Adder adder = new Adder();
private int value;
//实现抽象命令类中声明的execute()方法，调用加法类的加法操作
public int execute(int value) {
this.value=value;
return adder.add(value);
}
//实现抽象命令类中声明的undo()方法，通过加一个相反数来实现加法的逆向操作
public int undo() {
return adder.add(-value);
}
}
//计算器界面类：请求发送者
class CalculatorForm {
private AbstractCommand command;
public void setCommand(AbstractCommand command) {
this.command = command;
}
//调用命令对象的execute()方法执行运算
public void compute(int value) {
int i = command.execute(value);
System.out.println("执行运算，运算结果为：" + i);
}
//调用命令对象的undo()方法执行撤销
public void undo() {
int i = command.undo();
System.out.println("执行撤销，运算结果为：" + i);
}
}
//编写如下客户端测试代码：class Client {
public static void main(String args[]) {
CalculatorForm form = new CalculatorForm();
AbstractCommand command;
command = new ConcreteCommand();
form.setCommand(command); //向发送者注入命令对象
form.compute(10);
form.compute(5);
form.compute(10);
form.undo();
}
}
1.6宏命令
宏命令(Macro Command)又称为组合命令，它是组合模式和命令模式联用的产物。宏命令是一个具体命令类，它拥有一个集合属性，在该集合中包含了对其他命令对象的引用。通常宏命令不直接与请求接收者交互，而是通过它的成员来调用接收者的方法。当调用宏命令的execute()方法时，将递归调用它所包含的每个成员命令的execute()方法，一个宏命令的成员可以是简单命令，还可以继续是宏命令。执行一个宏命令将触发多个具体命令的执行，从而实现对命令的批处理
1.7总结
命令模式是一种使用频率非常高的设计模式，它可以将请求发送者与接收者解耦，请求发送者通过命令对象来间接引用请求接收者，使得系统具有更好的灵活性和可扩展性。在基于GUI的软件开发，无论是在电脑桌面应用还是在移动应用中，命令模式都得到了广泛的应用。
- 主要优点
(1) 降低系统的耦合度。由于请求者与接收者之间不存在直接引用，因此请求者与接收者之间实现完全解耦，相同的请求者可以对应不同的接收者，同样，相同的接收者也可以供不同的请求者使用，两者之间具有良好的独立性。
(2) 新的命令可以很容易地加入到系统中。由于增加新的具体命令类不会影响到其他类，因此增加新的具体命令类很容易，无须修改原有系统源代码，甚至客户类代码，满足“开闭原则”的要求。
(3) 可以比较容易地设计一个命令队列或宏命令（组合命令）。
(4) 为请求的撤销(Undo)和恢复(Redo)操作提供了一种设计和实现方案。
- 主要缺点
使用命令模式可能会导致某些系统有过多的具体命令类。因为针对每一个对请求接收者的调用操作都需要设计一个具体命令类，因此在某些系统中可能需要提供大量的具体命令类，这将影响命令模式的使用。
- 适用场景
(1) 系统需要将请求调用者和请求接收者解耦，使得调用者和接收者不直接交互。请求调用者无须知道接收者的存在，也无须知道接收者是谁，接收者也无须关心何时被调用。
(2) 系统需要在不同的时间指定请求、将请求排队和执行请求。一个命令对象和请求的初始调用者可以有不同的生命期，换言之，最初的请求发出者可能已经不在了，而命令对象本身仍然是活动的，可以通过该命令对象去调用请求接收者，而无须关心请求调用者的存在性，可以通过请求日志文件等机制来具体实现。
(3) 系统需要支持命令的撤销(Undo)操作和恢复(Redo)操作。
(4) 系统需要将一组操作组合在一起形成宏命令。