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研磨设计模式之 命令模式

2010-09-08 作者:云飞龙行 来源:云飞龙行的blog

 

命令模式也是开发中常见的一个模式,也不是太难,比较简单,下面来详细的写一下命令模式。

命令模式(Command)

1  场景问题

 1.1  如何开机

计有些朋友看到这个标题会非常奇怪,电脑装配好了,如何开机?不就是按下启动按钮就可以了吗?难道还有什么玄机不成。

对于使用电脑的客户——就是我们来说,开机确实很简单,按下启动按钮,然后耐心等待就可以了。但是当我们按下启动按钮过后呢?谁来处理?如何处理?都经历了怎样的过程,才让电脑真正的启动起来,供我们使用。

先一起来简单的认识一下电脑的启动过程,了解一下即可。

  • 当我们按下启动按钮,电源开始向主板和其它设备供电
  • 主板的系统BIOS(基本输入输出系统)开始加电后自检
  • 主板的BIOS会依次去寻找显卡等其它设备的BIOS,并让它们自检或者初始化
  • 开始检测CPU、内存、硬盘、光驱、串口、并口、软驱、即插即用设备等等
  • BIOS更新ESCD(扩展系统配置数据),ESCD是BIOS和操作系统交换硬件配置数据的一种手段
  • 等前面的事情都完成后,BIOS才按照用户的配置进行系统引导,进入操作系统里面,等到操作系统装载并初始化完毕,就出现我们熟悉的系统登录界面了。 


1.2  与我何干

讲了一通电脑启动的过程,有些朋友会想,这与我何干呢?

没错,看起来这些硬件知识跟你没有什么大的关系,但是,如果现在提出一个要求:请你用软件把上面的过程表现出来,你该如何实现?

首先把上面的过程总结一下,主要就这么几个步骤:首先加载电源,然后是设备检查,再然后是装载系统,最后电脑就正常启动了。可是谁来完成这些过程?如何完成?

不能让使用电脑的客户——就是我们来做这些工作吧,真正完成这些工作的是主板,那么客户和主板如何发生联系呢?现实中,是用连接线把按钮连接到主板上的,这样当客户按下按钮的时候,就相当于发命令给主板,让主板去完成后续的工作。

另外,从客户的角度来看,开机就是按下按钮,不管什么样的主板都是一样的,也就是说,客户只管发出命令,谁接收命令,谁实现命令,如何实现,客户是不关心的。


1.3  有何问题

把上面的问题抽象描述一下:客户端只是想要发出命令或者请求,不关心请求的真正接收者是谁,也不关心具体如何实现,而且同一个请求的动作可以有不同的请求内容,当然具体的处理功能也不一样,请问该怎么实现?

2  解决方案

2.1  命令模式来解决

用来解决上述问题的一个合理的解决方案就是命令模式。那么什么是命令模式呢?

(1)命令模式定义

将一个请求封装为一个对象,从而使你可用不同的请求对客户进行参数化;对请求排队或记录请求日志,以及支持可撤销的操作。

(2)应用命令模式来解决的思路

首先来看看实际电脑的解决方案

先画个图来描述一下,看看实际的电脑是如何处理上面描述的这个问题的,如图1所示:

图1  电脑操作示意图

当客户按下按钮的时候,按钮本身并不知道如何处理,于是通过连接线来请求主板,让主板去完成真正启动机器的功能。

这里为了描述它们之间的关系,把主板画到了机箱的外面。如果连接线连接到不同的主板,那么真正执行按钮请求的主板也就不同了,而客户是不知道这些变化的。

通过引入按钮和连接线,来让发出命令的客户和命令的真正实现者——主板完全解耦,客户操作的始终是按钮,按钮后面的事情客户就统统不管了。

要用程序来解决上面提出的问题,一种自然的方案就是来模拟上述解决思路。

在命令模式中,会定义一个命令的接口,用来约束所有的命令对象,然后提供具体的命令实现,每个命令实现对象是对客户端某个请求的封装,对应于机箱上的按钮,一个机箱上可以有很多按钮,也就相当于会有多个具体的命令实现对象。

在命令模式中,命令对象并不知道如何处理命令,会有相应的接收者对象来真正执行命令。就像电脑的例子,机箱上的按钮并不知道如何处理功能,而是把这个请求转发给主板,由主板来执行真正的功能,这个主板就相当于命令模式的接收者。

在命令模式中,命令对象和接收者对象的关系,并不是与生俱来的,需要有一个装配的过程,命令模式中的Client对象就来实现这样的功能。这就相当于在电脑的例子中,有了机箱上的按钮,也有了主板,还需要有一个连接线把这个按钮连接到主板上才行。

命令模式还会提供一个Invoker对象来持有命令对象,就像电脑的例子,机箱上会有多个按钮,这个机箱就相当于命令模式的Invoker对象。这样一来,命令模式的客户端就可以通过Invoker来触发并要求执行相应的命令了,这也相当于真正的客户是按下机箱上的按钮来操作电脑一样。

2.2  模式结构和说明

命令模式的结构如图2所示:

图2  命令模式结构图

Command:

定义命令的接口,声明执行的方法。

ConcreteCommand:

命令接口实现对象,是“虚”的实现;通常会持有接收者,并调用接收者的功能来完成命令要执行的操作。

Receiver:

接收者,真正执行命令的对象。任何类都可能成为一个接收者,只要它能够实现命令要求实现的相应功能。

Invoker:

要求命令对象执行请求,通常会持有命令对象,可以持有很多的命令对象。这个是客户端真正触发命令并要求命令执行相应操作的地方,也就是说相当于使用命令对象的入口。

Client:

创建具体的命令对象,并且设置命令对象的接收者。注意这个不是我们常规意义上的客户端,而是在组装命令对象和接收者,或许,把这个Client称为装配者会更好理解,因为真正使用命令的客户端是从Invoker来触发执行。

2.3  命令模式示例代码

(1)先来看看命令接口的定义,示例代码如下: 

/**

 * 命令接口,声明执行的操作

 */

public interface Command {

    /**

     * 执行命令对应的操作

     */

    public void execute();

}

 (2)再来看看具体的命令实现对象,示例代码如下:

/**

 * 具体的命令实现对象

 */

public class ConcreteCommand implements Command {

    /**

     * 持有相应的接收者对象

     */

    private Receiver receiver = null;

    /**

     * 示意,命令对象可以有自己的状态

     */

    private String state;

    /**

     * 构造方法,传入相应的接收者对象

     * @param receiver 相应的接收者对象

     */

    public ConcreteCommand(Receiver receiver){

       this.receiver = receiver;

    }  

    public void execute() {

       //通常会转调接收者对象的相应方法,让接收者来真正执行功能

       receiver.action();

    }

}

(3)再来看看接收者对象的实现示意,示例代码如下: 

/**

 * 接收者对象

 */

public class Receiver {

    /**

     * 示意方法,真正执行命令相应的操作

     */

    public void action(){

       //真正执行命令操作的功能代码

    }

}

(4)接下来看看Invoker对象,示例代码如下: 

/**

 * 调用者

 */

public class Invoker {

    /**

     * 持有命令对象

     */

    private Command command = null;

    /**

     * 设置调用者持有的命令对象

     * @param command 命令对象

     */

    public void setCommand(Command command) {

       this.command = command;

    }

    /**

     * 示意方法,要求命令执行请求

     */

    public void runCommand() {

       //调用命令对象的执行方法

       command.execute();

    }

}

(5)再来看看Client的实现,注意这个不是我们通常意义上的测试客户端,主要功能是要创建命令对象并设定它的接收者,因此这里并没有调用执行的代码,示例代码如下: 

public class Client {

    /**

     * 示意,负责创建命令对象,并设定它的接收者

     */

    public void assemble(){

       //创建接收者

       Receiver receiver = new Receiver();

       //创建命令对象,设定它的接收者

       Command command = new ConcreteCommand(receiver);

       //创建Invoker,把命令对象设置进去

       Invoker invoker = new Invoker();

       invoker.setCommand(command);

    }

}

2.4  使用命令模式来实现示例

要使用命令模式来实现示例,需要先把命令模式中所涉及的各个部分,在实际的示例中对应出来,然后才能按照命令模式的结构来设计和实现程序。根据前面描述的解决思路,大致对应如下:

  • 机箱上的按钮就相当于是命令对象
  • 机箱相当于是Invoker
  • 主板相当于接收者对象
  • 命令对象持有一个接收者对象,就相当于是给机箱的按钮连上了一根连接线
  • 当机箱上的按钮被按下的时候,机箱就把这个命令通过连接线发送出去。

主板类才是真正实现开机功能的地方,是真正执行命令的地方,也就是“接收者”。命令的实现对象,其实是个“虚”的实现,就如同那根连接线,它哪知道如何实现啊,还不就是把命令传递给连接线连到的主板。

使用命令模式来实现示例的结构如图3所示:

图3  使用命令模式来实现示例的结构示意图

还是来看看示例代码,会比较清楚。

(1)定义主板

根据前面的描述,我们会发现,真正执行客户命令或请求的是主板,也只有主板才知道如何去实现客户的命令,因此先来抽象主板,把它用对象描述出来。

先来定义主板的接口,最起码主板会有一个能开机的方法,示例代码如下: 

/**

 * 主板的接口

 */

public interface MainBoardApi {

    /**

     * 主板具有能开机的功能

     */

    public void open();

}

定义了接口,那就接着定义实现类吧,定义两个主板的实现类,一个是技嘉主板,一个是微星主板,现在的实现是一样的,但是不同的主板对同一个命令的操作可以是不同的,这点大家要注意。由于两个实现基本一样,就示例一个,示例代码如下: 

/**

 * 技嘉主板类,开机命令的真正实现者,在Command模式中充当Receiver

 */

public class GigaMainBoard implements MainBoardApi{

    /**

     * 真正的开机命令的实现

     */

    public void open(){

       System.out.println("技嘉主板现在正在开机,请等候");

       System.out.println("接通电源......");

       System.out.println("设备检查......");

       System.out.println("装载系统......");

       System.out.println("机器正常运转起来......");

       System.out.println("机器已经正常打开,请操作");

    }

}

微星主板的实现和这个完全一样,只是把技嘉改名成微星了。

(2)定义命令接口和命令的实现

对于客户来说,开机就是按下按钮,别的什么都不想做。把用户的这个动作抽象一下,就相当于客户发出了一个命令或者请求,其它的客户就不关心了。为描述客户的命令,现定义出一个命令的接口,里面只有一个方法,那就是执行,示例代码如下: 

/**

 * 命令接口,声明执行的操作

 */

public interface Command {

    /**

     * 执行命令对应的操作

     */

    public void execute();

}

有了命令的接口,再来定义一个具体的实现,其实就是模拟现实中机箱上按钮的功能,因为我们按下的是按钮,但是按钮本身是不知道如何启动电脑的,它需要把这个命令转给主板,让主板去真正执行开机功能。示例代码如下: 

/**

 * 开机命令的实现,实现Command接口,

 * 持有开机命令的真正实现,通过调用接收者的方法来实现命令

 */

public class OpenCommand implements Command{

    /**

     * 持有真正实现命令的接收者——主板对象

     */

    private MainBoardApi mainBoard = null;

    /**

     * 构造方法,传入主板对象

     * @param mainBoard 主板对象

     */

    public OpenCommand(MainBoardApi mainBoard) {

       this.mainBoard = mainBoard;

    }

 

    public void execute() {

       //对于命令对象,根本不知道如何开机,会转调主板对象

       //让主板去完成开机的功能

       this.mainBoard.open();

    }

}

由于客户不想直接和主板打交道,而且客户根本不知道具体的主板是什么,客户只是希望按下启动按钮,电脑就正常启动了,就这么简单。就算换了主板,客户还是一样的按下启动按钮就可以了。

换句话说就是:客户想要和主板完全解耦,怎么办呢?

这就需要在客户和主板之间建立一个中间对象了,客户发出的命令传递给这个中间对象,然后由这个中间对象去找真正的执行者——主板,来完成工作。

很显然,这个中间对象就是上面的命令实现对象,请注意:这个实现其实是个虚的实现,真正的实现是主板完成的,在这个虚的实现里面,是通过转调主板的功能来实现的,主板对象实例,是从外面传进来的。

(3)提供机箱

客户需要操作按钮,按钮是放置在机箱之上的,所以需要把机箱也定义出来,示例代码如下: 

/**

 * 机箱对象,本身有按钮,持有按钮对应的命令对象

 */

public class Box {

    /**

     * 开机命令对象

     */

    private Command openCommand;

    /**

     * 设置开机命令对象

     * @param command 开机命令对象

     */

    public void setOpenCommand(Command command){

       this.openCommand = command;

    }

    /**

     * 提供给客户使用,接收并响应用户请求,相当于按钮被按下触发的方法

     */

    public void openButtonPressed(){

       //按下按钮,执行命令

       openCommand.execute();

    }

}

(4)客户使用按钮

抽象好了机箱和主板,命令对象也准备好了,客户想要使用按钮来完成开机的功能,在使用之前,客户的第一件事情就应该是把按钮和主板组装起来,形成一个完整的机器。

在实际生活中,是由装机工程师来完成这部分工作,这里为了测试简单,直接写在客户端开头了。机器组装好过后,客户应该把与主板连接好的按钮对象放置到机箱上,等待客户随时操作。把这个过程也用代码描述出来,示例代码如下: 

public class Client {

    public static void main(String[] args) {

       //1:把命令和真正的实现组合起来,相当于在组装机器,

       //把机箱上按钮的连接线插接到主板上。

       MainBoardApi mainBoard = new GigaMainBoard();

       OpenCommand openCommand = new OpenCommand(mainBoard);

       //2:为机箱上的按钮设置对应的命令,让按钮知道该干什么

       Box box = new Box();

       box.setOpenCommand(openCommand);

      

       //3:然后模拟按下机箱上的按钮

       box.openButtonPressed();

    }

}

运行一下,看看效果,输出如下: 

技嘉主板现在正在开机,请等候

接通电源......

设备检查......

装载系统......

机器正常运转起来......

机器已经正常打开,请操作

你可以给命令对象组装不同的主板实现类,然后再次测试,看看效果。

事实上,你会发现,如果对象结构已经组装好了过后,对于真正的客户端,也就是真实的用户而言,任务就是面对机箱,按下机箱上的按钮,就可以执行开机的命令了,实际生活中也是这样的。

(5)小结

如同前面的示例,把客户的开机请求封装成为一个OpenCommand对象,客户的开机操作就变成了执行OpenCommand对象的方法了?如果还有其它的命令对象,比如让机器重启的ResetCommand对象;那么客户按下按钮的动作,就可以用这不同的命令对象去匹配,也就是对客户进行参数化。

用大白话描述就是:客户按下一个按钮,到底是开机还是重启,那要看参数化配置的是哪一个具体的按钮对象,如果参数化的是开机的命令对象,那就执行开机的功能,如果参数化的是重启的命令对象,那就执行重启的功能。虽然按下的是同一个按钮,但是请求是不同的,对应执行的功能也就不同了。

在模式讲解的时候会给大家一个参数化配置的示例,这里就不多讲了。至于对请求排队或记录请求日志,以及支持可撤销的操作等功能,也放到模式讲解里面。

3  模式讲解  

3.1  认识命令模式

(1)命令模式的关键

命令模式的关键之处就是把请求封装成为对象,也就是命令对象,并定义了统一的执行操作的接口,这个命令对象可以被存储、转发、记录、处理、撤销等,整个命令模式都是围绕这个对象在进行。

(2)命令模式的组装和调用

在命令模式中经常会有一个命令的组装者,用它来维护命令的“虚”实现和真实实现之间的关系。如果是超级智能的命令,也就是说命令对象自己完全实现好了,不需要接收者,那就是命令模式的退化,不需要接收者,自然也不需要组装者了。

而真正的用户就是具体化请求的内容,然后提交请求进行触发就好了。真正的用户会通过invoker来触发命令。

在实际开发过程中,Client和Invoker可以融合在一起,由客户在使用命令模式的时候,先进行命令对象和接收者的组装,组装完成后,就可以调用命令执行请求。

(3)命令模式的接收者

接收者可以是任意的类,对它没有什么特殊要求,这个对象知道如何真正执行命令的操作,执行时是从command的实现类里面转调过来。

一个接收者对象可以处理多个命令,接收者和命令之间没有约定的对应关系。接收者提供的方法个数、名称、功能和命令中的可以不一样,只要能够通过调用接收者的方法来实现命令对应的功能就可以了。

(4)智能命令

在标准的命令模式里面,命令的实现类是没有真正实现命令要求的功能的,真正执行命令的功能的是接收者。

如果命令的实现对象比较智能,它自己就能真实地实现命令要求的功能,而不再需要调用接收者,那么这种情况就称为智能命令。

也可以有半智能的命令,命令对象知道部分实现,其它的还是需要调用接收者来完成,也就是说命令的功能由命令对象和接收者共同来完成。

(5)发起请求的对象和真正实现的对象是解耦的

请求究竟由谁处理,如何处理,发起请求的对象是不知道的,也就是发起请求的对象和真正实现的对象是解耦的。发起请求的对象只管发出命令,其它的就不管了。

(6)命令模式的调用顺序示意图

使用命令模式的过程分成两个阶段,一个阶段是组装命令对象和接收者对象的过程,另外一个阶段是触发调用Invoker,来让命令真正执行的过程。

先看看组装过程的调用顺序示意图,如图4所示:

图4  命令模式组装过程的调用顺序示意图

接下来再看看真正执行命令时的调用顺序示意图,如图5所示:

图5  命令模式执行过程的调用顺序示意图

3.2  参数化配置

所谓命令模式的参数化配置,指的是:可以用不同的命令对象,去参数化配置客户的请求。

像前面描述的那样:客户按下一个按钮,到底是开机还是重启,那要看参数化配置的是哪一个具体的按钮对象,如果参数化的是开机的命令对象,那就执行开机的功能,如果参数化的是重启的命令对象,那就执行重启的功能。虽然按下的是同一个按钮,相当于是同一个请求,但是为请求配置不同的按钮对象,那就会执行不同的功能。

把这个功能用代码实现出来,一起来体会一下命令模式的参数化配置。

(1)同样先定义主板接口吧,现在想要添加一个重启的按钮,因此主板需要添加一个方法来实现重启的功能,示例代码如下:  

01 /**
02  * 主板的接口
03  */
04 public interface MainBoardApi {
05     /**
06      * 主板具有能开机的功能
07      */
08     public void open();
09     /**
10      * 主板具有实现重启的功能
11      */
12     public void reset();
13 }

接口发生了改变,实现类也得有相应的改变,由于两个主板的实现示意差不多,因此还是只示例一个,示例代码如下:   

01 /**
02  * 技嘉主板类,命令的真正实现者,在Command模式中充当Receiver
03  */
04 public class GigaMainBoard implements MainBoardApi{
05     /**
06      * 真正的开机命令的实现
07      */
08     public void open(){
09         System.out.println("技嘉主板现在正在开机,请等候");
10         System.out.println("接通电源......");
11         System.out.println("设备检查......");
12         System.out.println("装载系统......");
13         System.out.println("机器正常运转起来......");
14         System.out.println("机器已经正常打开,请操作");
15     }
16     /**
17      * 真正的重新启动机器命令的实现
18      */
19     public void reset(){
20         System.out.println("技嘉主板现在正在重新启动机器,请等候");
21         System.out.println("机器已经正常打开,请操作");
22     }
23 }

(2)该来定义命令和按钮了,命令接口没有任何变化,原有的开机命令的实现也没有任何变化,只是新添加了一个重启命令的实现,示例代码如下: 

01 /**
02  * 重启机器命令的实现,实现Command接口,
03  * 持有重启机器命令的真正实现,通过调用接收者的方法来实现命令
04  */
05 public class ResetCommand implements Command{
06     /**
07      * 持有真正实现命令的接收者——主板对象
08      */
09     private MainBoardApi mainBoard = null;
10     /**
11      * 构造方法,传入主板对象
12      * @param mainBoard 主板对象
13      */
14     public ResetCommand(MainBoardApi mainBoard) {
15         this.mainBoard = mainBoard;
16     }
17       
18     public void execute() {
19         //对于命令对象,根本不知道如何重启机器,会转调主板对象
20         //让主板去完成重启机器的功能
21         this.mainBoard.reset();
22     }
23 }

(3)持有命令的机箱也需要修改,现在不只一个命令按钮了,有两个了,所以需要在机箱类里面新添加重启的按钮,为了简单,没有做成集合。示例代码如下: 

01 /**
02  * 机箱对象,本身有按钮,持有按钮对应的命令对象
03  */
04 public class Box {
05     private Command openCommand;
06     public void setOpenCommand(Command command){
07         this.openCommand = command;
08     }
09     public void openButtonPressed(){
10         //按下按钮,执行命令
11         openCommand.execute();
12     }
13     /**
14      * 重启机器命令对象
15      */
16     private Command resetCommand;
17     /**
18      * 设置重启机器命令对象
19      * @param command 
20      */
21     public void setResetCommand(Command command){
22         this.resetCommand = command;
23     }
24     /**
25      * 提供给客户使用,接收并相应用户请求,相当于重启按钮被按下触发的方法
26      */
27     public void resetButtonPressed(){
28         //按下按钮,执行命令
29         resetCommand.execute();
30     }
31 }
32   
33 4)看看客户如何使用这两个按钮,示例代码如下
01 public class Client {
02     public static void main(String[] args) {
03         //1:把命令和真正的实现组合起来,相当于在组装机器,
04         //把机箱上按钮的连接线插接到主板上。
05         MainBoardApi mainBoard = new GigaMainBoard();
06         //创建开机命令
07         OpenCommand openCommand = new OpenCommand(mainBoard);
08         //创建重启机器的命令
09         ResetCommand resetCommand = new ResetCommand(mainBoard);
10         //2:为机箱上的按钮设置对应的命令,让按钮知道该干什么
11         Box box = new Box();
12         //先正确配置,就是开机按钮对开机命令,重启按钮对重启命令
13         box.setOpenCommand(openCommand);
14         box.setResetCommand(resetCommand);
15           
16         //3:然后模拟按下机箱上的按钮
17         System.out.println("正确配置下------------------------->");
18         System.out.println(">>>按下开机按钮:>>>");
19         box.openButtonPressed();
20         System.out.println(">>>按下重启按钮:>>>");
21         box.resetButtonPressed();
22           
23         //然后来错误配置一回,反正是进行参数化配置
24         //就是开机按钮对重启命令,重启按钮对开机命令
25         box.setOpenCommand(resetCommand);
26         box.setResetCommand(openCommand);
27         //4:然后还是来模拟按下机箱上的按钮
28         System.out.println("错误配置下------------------------->");
29         System.out.println(">>>按下开机按钮:>>>");
30         box.openButtonPressed();
31         System.out.println(">>>按下重启按钮:>>>");
32         box.resetButtonPressed();
33     }
34 }

运行一下看看,很有意思,结果如下:

 

3.3  可撤销的操作

可撤销操作的意思就是:放弃该操作,回到未执行该操作前的状态。这个功能是一个非常重要的功能,几乎所有GUI应用里面都有撤消操作的功能。GUI的菜单是命令模式最典型的应用之一,所以你总是能在菜单上找到撤销这样的菜单项。

既然这么常用,那该如何实现呢?

有两种基本的思路来实现可撤销的操作,一种是补偿式,又称反操作式:比如被撤销的操作是加的功能,那撤消的实现就变成减的功能;同理被撤销的操作是打开的功能,那么撤销的实现就变成关闭的功能。

另外一种方式是存储恢复式,意思就是把操作前的状态记录下来,然后要撤销操作的时候就直接恢复回去就可以了。

这里先讲第一种方式,就是补偿式或者反操作式,第二种方式放到备忘录模式中去讲解。为了让大家更好的理解可撤销操作的功能,还是用一个例子来说明会比较清楚。

1:范例需求

考虑一个计算器的功能,最简单的那种,只能实现加减法运算,现在要让这个计算器支持可撤销的操作。

2:补偿式或者反操作式的解决方案

(1)在实现命令接口之前,先来定义真正实现计算的接口,没有它命令什么都做不了,操作运算的接口的示例代码如下:

代码
1 /**
2 * 操作运算的接口
3 */
4 public interface OperationApi {
5 /**
6 * 获取计算完成后的结果
7 * @return 计算完成后的结果
8 */
9 public int getResult();
10 /**
11 * 设置计算开始的初始值
12 * @param result 计算开始的初始值
13 */
14 public void setResult(int result);
15 /**
16 * 执行加法
17 * @param num 需要加的数
18 */
19 public void add(int num);
20 /**
21 * 执行减法
22 * @param num 需要减的数
23 */
24 public void substract(int num);
25 }
26

定义了接口,来看看真正执行加减法的实现,示例代码如下:

01 /**
02  * 运算类,真正实现加减法运算
03  */
04 public class Operation implements OperationApi{
05     /**
06      * 记录运算的结果
07      */
08     private int result;
09     public int getResult() {
10         return result;
11     }
12     public void setResult(int result) {
13         this.result = result;
14     }   
15     public void add(int num){
16         //实现加法功能
17         result += num;
18     }
19     public void substract(int num){
20         //实现减法功能
21         result -= num;
22     }
23 }

(2)接下来,来抽象命令接口,由于要支持可撤销的功能,所以除了跟前面一样定义一个执行方法外,还需要定义一个撤销操作的方法,示例代码如下:

01 /**
02  * 命令接口,声明执行的操作,支持可撤销操作
03  */
04 public interface Command {
05     /**
06      * 执行命令对应的操作
07      */
08     public void execute();
09     /**
10      * 执行撤销命令对应的操作
11      */
12     public void undo();
13 }

(3)应该来实现命令了,具体的命令分成了加法命令和减法命令,先来看看加法命令的实现,示例代码如下:

01 /**
02  * 具体的加法命令实现对象
03  */
04 public class AddCommand implements Command{
05     /**
06      * 持有具体执行计算的对象
07      */
08     private OperationApi operation = null;
09     /**
10      * 操作的数据,也就是要加上的数据
11      */
12     private int opeNum;
13       
14     public void execute() {
15         //转调接收者去真正执行功能,这个命令是做加法
16         this.operation.add(opeNum);
17     }
18     public void undo() {
19         //转调接收者去真正执行功能
20         //命令本身是做加法,那么撤销的时候就是做减法了
21         this.operation.substract(opeNum);
22     }
23               /**
24      * 构造方法,传入具体执行计算的对象
25      * @param operation 具体执行计算的对象
26      * @param opeNum 要加上的数据
27      */
28     public AddCommand(OperationApi operation,int opeNum){
29         this.operation = operation;
30         this.opeNum = opeNum;
31     }
32 }

减法命令和加法类似,只是在实现的时候和加法反过来了,示例代码如下:

01 /**
02  * 具体的减法命令实现对象
03  */
04 public class SubstractCommand implements Command{
05     /**
06      * 持有具体执行计算的对象
07      */
08     private OperationApi operation = null;
09     /**
10      * 操作的数据,也就是要减去的数据
11      */
12     private int opeNum;
13     /**
14      * 构造方法,传入具体执行计算的对象
15      * @param operation 具体执行计算的对象
16      * @param opeNum 要减去的数据
17      */
18     public SubstractCommand(OperationApi operation,int opeNum){
19         this.operation = operation;
20         this.opeNum = opeNum;
21     }   
22       
23     public void execute() {
24         //转调接收者去真正执行功能,这个命令是做减法
25         this.operation.substract(opeNum);
26     }   
27     public void undo() {
28         //转调接收者去真正执行功能
29         //命令本身是做减法,那么撤销的时候就是做加法了
30         this.operation.add(opeNum);
31     }
32 }

(4)接下来应该看看计算器了,计算器就相当于Invoker,持有多个命令对象,计算器是实现可撤销操作的地方。

为了大家更好的理解可撤销的功能,先来看看不加可撤销操作的计算器类什么样子,然后再添加上可撤销的功能示例。示例代码如下:

01 /**
02  * 计算器类,计算器上有加法按钮、减法按钮
03  */
04 public class Calculator {
05     /**
06      * 持有执行加法的命令对象
07      */
08     private Command addCmd = null;
09     /**
10      * 持有执行减法的命令对象
11      */
12     private Command substractCmd = null;
13     /**
14      * 设置执行加法的命令对象
15      * @param addCmd 执行加法的命令对象
16      */
17     public void setAddCmd(Command addCmd) {
18         this.addCmd = addCmd;
19     }
20     /**
21      * 设置执行减法的命令对象
22      * @param substractCmd 执行减法的命令对象
23      */
24     public void setSubstractCmd(Command substractCmd) {
25         this.substractCmd = substractCmd;
26     }   
27     /**
28      * 提供给客户使用,执行加法功能
29      */
30     public void addPressed(){
31         this.addCmd.execute();
32     }
33     /**
34      * 提供给客户使用,执行减法功能
35      */
36     public void substractPressed(){
37         this.substractCmd.execute();
38     }
39 }

 目前看起来跟前面的例子实现得差不多,现在就在这个基本的实现上来添加可撤销操作的功能。

要想实现可撤销操作,首先就需要把操作过的命令记录下来,形成命令的历史列表,撤销的时候就从最后一个开始执行撤销。因此我们先在计算器类里面加上命令历史列表,示例代码如下:

1 /**
2 * 命令的操作的历史记录,在撤销时候用
3 */
4 private List<Command> undoCmds = new ArrayList<Command>();

什么时候向命令的历史记录里面加值呢?

很简单,答案是在每个操作按钮被按下的时候,也就是你操作加法按钮或者减法按钮的时候,示例代码如下

01 public void addPressed(){
02         this.addCmd.execute();
03         //把操作记录到历史记录里面
04         undoCmds.add(this.addCmd);
05     }
06     public void substractPressed(){
07         this.substractCmd.execute();
08         //把操作记录到历史记录里面
09         undoCmds.add(this.substractCmd);
10     }

然后在计算器类里面添加上一个撤销的按钮,如果它被按下,那么就从命令历史记录里取出最后一个命令来撤销,撤消完成后要把已经撤销的命令从历史记录里面删除掉,相当于没有执行过该命令了,示例代码如下:

01 public void undoPressed(){
02     if(this.undoCmds.size()>0){
03         //取出最后一个命令来撤销
04         Command cmd = this.undoCmds.get(this.undoCmds.size()-1);
05         cmd.undo();
06         //然后把最后一个命令删除掉,
07         this.undoCmds.remove(cmd);
08     }else{
09         System.out.println("很抱歉,没有可撤销的命令");
10     }
11 }

同样的方式,还可以实现恢复的功能,也为恢复设置一个可恢复的列表,需要恢复的时候从列表里面取最后一个命令进行重新执行就好了,示例代码如下:

1 /**
2 * 命令被撤销的历史记录,在恢复时候用
3 */
4 private List<Command> redoCmds = new ArrayList<Command>();

那么什么时候向这个集合里面赋值呢?大家要注意,恢复的命令数据是来源于撤销的命令,也就是说有撤销才会有恢复,所以在撤销的时候向这个集合里面赋值,注意要在撤销的命令被删除前赋值。示例代码如下: 

01 public void undoPressed(){
02     if(this.undoCmds.size()>0){
03         //取出最后一个命令来撤销
04         Command cmd = this.undoCmds.get(this.undoCmds.size()-1);
05         cmd.undo();
06         //如果还有恢复的功能,那就把这个命令记录到恢复的历史记录里面
07         this.redoCmds.add(cmd);
08         //然后把最后一个命令删除掉,
09         this.undoCmds.remove(cmd);
10     }else{
11         System.out.println("很抱歉,没有可撤销的命令");
12     }
13 }

那么如何实现恢复呢?请看示例代码: 

01 public void redoPressed(){
02     if(this.redoCmds.size()>0){
03         //取出最后一个命令来重做
04         Command cmd = this.redoCmds.get(this.redoCmds.size()-1);
05         cmd.execute();      
06         //把这个命令记录到可撤销的历史记录里面
07                       this.undoCmds.add(cmd);
08         //然后把最后一个命令删除掉
09         this.redoCmds.remove(cmd);
10     }else{
11         System.out.println("很抱歉,没有可恢复的命令");
12     }
13 }

 好了,分步讲解了计算器类,一起来看看完整的计算器类的代码:

01 /**
02  * 计算器类,计算器上有加法按钮、减法按钮,还有撤销和恢复的按钮
03  */
04 public class Calculator {
05     /**
06      * 命令的操作的历史记录,在撤销时候用
07      */
08     private List<Command> undoCmds = new ArrayList<Command>();
09     /**
10      * 命令被撤销的历史记录,在恢复时候用
11      */
12     private List<Command> redoCmds = new ArrayList<Command>();
13       
14     private Command addCmd = null;
15     private Command substractCmd = null;
16     public void setAddCmd(Command addCmd) {
17         this.addCmd = addCmd;
18     }
19     public void setSubstractCmd(Command substractCmd) {
20         this.substractCmd = substractCmd;
21     }   
22     public void addPressed(){
23         this.addCmd.execute();
24         //把操作记录到历史记录里面
25         undoCmds.add(this.addCmd);
26     }
27     public void substractPressed(){
28         this.substractCmd.execute();
29         //把操作记录到历史记录里面
30         undoCmds.add(this.substractCmd);
31     }
32     public void undoPressed(){
33         if(this.undoCmds.size()>0){
34             //取出最后一个命令来撤销
35             Command cmd = this.undoCmds.get(undoCmds.size()-1);
36             cmd.undo();
37             //如果还有恢复的功能,那就把这个命令记录到恢复的历史记录里面
38             this.redoCmds.add(cmd );
39             //然后把最后一个命令删除掉,
40             this.undoCmds.remove(cmd);
41         }else{
42             System.out.println("很抱歉,没有可撤销的命令");
43         }
44     }
45     public void redoPressed(){
46         if(this.redoCmds.size()>0){
47             //取出最后一个命令来重做
48             Command cmd = this.redoCmds.get(redoCmds.size()-1);
49             cmd.execute();      
50             //把这个命令记录到可撤销的历史记录里面
51             this.undoCmds.add(cmd);
52             //然后把最后一个命令删除掉
53             this.redoCmds.remove(cmd);
54         }else{
55             System.out.println("很抱歉,没有可恢复的命令");
56         }
57     }
58 }

(5)终于到可以收获的时候了,写个客户端,组装好命令和接收者,然后操作几次命令,来测试一下撤销和恢复的功能,示例代码如下:

01 public class Client {
02     public static void main(String[] args) {
03         //1:组装命令和接收者
04         //创建接收者
05         OperationApi operation = new Operation();
06         //创建命令对象,并组装命令和接收者
07         AddCommand addCmd = new AddCommand   (operation,5);
08         SubstractCommand substractCmd = 
09                                     new SubstractCommand(operation,3);
10           
11         //2:把命令设置到持有者,就是计算器里面
12         Calculator calculator = new Calculator();
13         calculator.setAddCmd(addCmd);
14         calculator.setSubstractCmd(substractCmd);
15           
16         //3:模拟按下按钮,测试一下
17         calculator.addPressed();
18         System.out.println("一次加法运算后的结果为:"
19                                      +operation.getResult());
20         calculator.substractPressed();
21         System.out.println("一次减法运算后的结果为:"
22                                      +operation.getResult());
23           
24         //测试撤消
25         calculator.undoPressed();
26         System.out.println("撤销一次后的结果为:"
27                                      +operation.getResult());
28         calculator.undoPressed();
29         System.out.println("再撤销一次后的结果为:"
30                                      +operation.getResult());
31           
32         //测试恢复
33         calculator.redoPressed();
34         System.out.println("恢复操作一次后的结果为:"
35                                      +operation.getResult());
36         calculator.redoPressed();
37         System.out.println("再恢复操作一次后的结果为:"
38                                      +operation.getResult());
39     }
40 }

(6)运行一下,看看结果,享受一下可以撤销和恢复的操作,结果如下:

1 一次加法运算后的结果为:5
2 一次减法运算后的结果为:2
3 撤销一次后的结果为:5
4 再撤销一次后的结果为:0
5 恢复操作一次后的结果为:5
6 再恢复操作一次后的结果为:2

也就是初始值为0,执行的两次命令操作为先加上5,然后再减去3。看起来也很容易,对不。



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