Java设计模式之命令模式详解

Java设计模式之命令模式详解

一、命令模式核心思想

核心目标：将请求封装为对象，使请求的发送者与接收者解耦。支持请求的排队、记录、撤销等操作，如同餐厅点餐系统：顾客（发送者）→ 订单（命令对象）→ 厨师（接收者）。

二、命令模式类图（Mermaid）

三、代码实现示例

1. 智能家居控制场景

// 接收者：灯光
class Light {
    private boolean isOn = false;
    
    public void turnOn() {
        isOn = true;
        System.out.println("灯光已打开");
    }
    
    public void turnOff() {
        isOn = false;
        System.out.println("灯光已关闭");
    }
    
    public boolean isOn() { return isOn; }
}

// 命令接口
interface Command {
    void execute();
    void undo();
}

// 具体命令：开灯
class LightOnCommand implements Command {
    private Light light;
    
    public LightOnCommand(Light light) {
        this.light = light;
    }
    
    public void execute() {
        light.turnOn();
    }
    
    public void undo() {
        light.turnOff();
    }
}

// 调用者：遥控器按钮
class RemoteControlButton {
    private Command command;
    private Command lastCommand;
    
    public void setCommand(Command command) {
        this.command = command;
    }
    
    public void pressButton() {
        command.execute();
        lastCommand = command;
    }
    
    public void pressUndo() {
        if (lastCommand != null) {
            lastCommand.undo();
            lastCommand = null;
        }
    }
}

// 客户端调用
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Light livingRoomLight = new Light();
        Command lightOn = new LightOnCommand(livingRoomLight);
        
        RemoteControlButton button = new RemoteControlButton();
        button.setCommand(lightOn);
        
        button.pressButton();   // 输出：灯光已打开
        button.pressUndo();     // 输出：灯光已关闭
    }
}

四、模式优缺点分析

✅ 优势

• 解耦请求者与执行者：发送者无需知道接收者细节
• 支持高级操作：轻松实现撤销/重做、事务、队列等功能
• 灵活扩展：新增命令无需修改已有代码
• 组合命令：支持宏命令（批量执行）

❌ 缺点

• 类数量增加：每个命令都需要单独类
• 过度设计风险：简单操作可能不适用

五、典型应用场景

1. GUI操作：菜单项点击事件处理
2. 事务系统：数据库操作回滚
3. 任务队列：线程池任务调度
4. 宏命令：批量执行操作（如IDE快捷键）
5. 游戏控制：角色动作的撤销/重做

六、Mermaid序列图（命令执行流程）

七、命令模式 vs 其他模式

八、高级应用技巧

1. 宏命令（批量操作）

class MacroCommand implements Command {
    private List<Command> commands = new ArrayList<>();
    
    public void add(Command cmd) {
        commands.add(cmd);
    }
    
    public void execute() {
        commands.forEach(Command::execute);
    }
    
    public void undo() {
        // 逆序执行撤销
        for (int i = commands.size()-1; i >=0; i--) {
            commands.get(i).undo();
        }
    }
}

// 使用示例
MacroCommand partyMode = new MacroCommand();
partyMode.add(new LightOnCommand(light));
partyMode.add(new MusicPlayCommand(speaker));
partyMode.execute();  // 同时执行开灯和播放音乐

2. 命令历史记录（支持多级撤销）

class CommandHistory {
    private Stack<Command> history = new Stack<>();
    
    public void push(Command cmd) {
        history.push(cmd);
    }
    
    public Command pop() {
        return history.pop();
    }
    
    public void undoAll() {
        while (!history.isEmpty()) {
            history.pop().undo();
        }
    }
}

九、实际框架应用案例

1. Java Swing的Action接口

2. Spring的JdbcTemplate

// 命令模式变体：模板方法+回调命令
jdbcTemplate.execute(new ConnectionCallback<Object>() {
    public Object doInConnection(Connection conn) {
        // 执行SQL命令
        return null;
    }
});

十、常见问题解答

Q1：如何防止命令对象膨胀？

• 使用Lambda表达式（Java 8+）

button.setCommand(() -> light.turnOn());

Q2：如何处理命令参数？

class DimLightCommand implements Command {
    private Light light;
    private int prevBrightness;
    private int newBrightness;
    
    public DimLightCommand(Light light, int brightness) {
        this.light = light;
        this.newBrightness = brightness;
    }
    
    public void execute() {
        prevBrightness = light.getBrightness();
        light.setBrightness(newBrightness);
    }
    
    public void undo() {
        light.setBrightness(prevBrightness);
    }
}

Q3：命令模式如何支持异步？

class AsyncCommand implements Command {
    private Command command;
    
    public void execute() {
        new Thread(command::execute).start();
    }
}

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