命令模式

目錄

• 1 命令模式
• 2 命令模式的UML圖
• 3 觀察者的一個例子：遙控家電
  • 3.1 基本功能實現
  • 3.2 撤銷按鈕功能實現
  • 3.3 宏命令功能實現
• 4 隊列請求和日誌請求
  • 4.1 隊列請求
  • 4.2 日誌請求
• 5 觀察者模式的一個Python實現例子
  • 5.1 例子解釋
  • 5.2 UML類圖
  • 5.3 代碼實現
  • 5.4 輸出結果

1 命令模式

命令模式將”請求”封裝成對象（指命令對象，能把方法調用封裝起來），以便使用不同的請求、隊列或者日誌來參數化其他對象（指調用者對象）。命令模式也支持可撤銷的操作。

• 一個命令對象Command需要綁定一個命令接收者Receiver，將接收者和接收者的具體動作封裝進來，只暴露出一個execute()方法，當此方法被調用時，就會執行接收者的動作。這樣，當調用者對象調用命令對象的execute()方法時，不需要知道是哪個接收者接收到了請求命令，也不需要知道接收者執行了哪些動作。
• 通過一個抽象基類的命令接口類，可以擴展出許多具體的命令類，這樣就只需要使用接口類對象來參數化調用者對象即可。調用者對象不需要知道具體的命令，只知道他是一個命令即可。
• 可以通過命令模式來實現“隊列、日誌和支持撤銷操作”。
  在安裝嚮導、訂單系統、遙控控制系統、日程安排、工作隊列等諸多現實生活場景中有應用。

2 命令模式的UML類圖

• Client: 客戶端類，創建一個具體的命令對象ConcreteCommand和接收者對象Receiver，並將接收者對象綁定到具體的命令對象中。
• Receiver: 接收者類，接收者具有執行請求命令的具體方法action()。
• Command: 命令對象的抽象基類，所有的具體命令對象都需要實現此接口，擁有一個execute()方法，調用此方法就可以讓接收者進行相關的動作，調用undo()方法可以讓接收者進行撤銷動作。
• ConcreteCommand: 具體的命令對象類，實現了Command接口。與接收者綁定起來，調用者調用命令對象的execute()方法就能發出請求命令，然後由命令接收者Receiver接收命令並執行相關的動作action()。
• Invoker: 調用者類，傳入一個具體的命令對象參數到方法setCommand()中，並在某個時間點調用命令對象的execute()方法。

使用步驟：

• 客戶端實例化一個接收者對象receiver和一個具體的命令對象command，將receiver綁定到command中。
• 實例化一個調用者invoker，並在某個時間點使用一個命令對象傳入到setCommand(command)方法中，然後調用命令對象command的execute()方法，發出請求命令。
• 在命令對象的execute()方法中，調用與其綁定的接收者的action()方法，執行命令。

優勢：

• 命令模式將發出請求的調用者對象和執行請求的接收者對象解耦`。
• 被解耦的兩個對象通過命令對象溝通。命令對象封裝了接收者的一個或多個動作。
• 調用者調用命令對象的execute()方法發出請求，這使得接收者的動作被調用。
• 命令對象可以支持撤銷，做法是實現一個 undo()方法來回到execute()被執行前的狀態。
• 宏命令使用一系列命令對象初始化，然後調用多個命令。

3 觀察者的一個例子：遙控家電

遙控器有7個插槽，每個插槽對應兩個按鈕，每個按鈕對應到一個命令，這樣遙控器就充當了調用者的身份。當按下按鈕時，相應命令對象的execute()方法被調用，與其綁定的接收者（例如“電燈”、“天花板電扇”、“音響”）的動作就會被調用。還有一個撤銷按鈕，當按下時調用命令對象的undo()方法，接收者執行相關的動作。

3.1 基本功能實現

3.2 撤銷按鈕功能實現

3.3 宏命令功能實現

創建一個命令對象，當調用此命令對象的execute()方法後，會執行一系列命令。

4 隊列請求和日誌請求

4.1 隊列請求

如果有一個工作隊列：在一端添加命令，在另一端則是線程。線程進行下面的動作：從工作隊列中選擇一個命令，然後調用execute()方法，等待調用完成後，將此命令對其，再取出下一個命令。兩個相鄰的命令之間無需有任何關係。前一個命令可以是讀取網絡數據，下一個命令可以是處理財務運算。

4.2 日誌請求

某些應用需要將所有動作記錄在日誌中。當系統死機時，重新調用這些動作恢復到之前的狀態。只需要在命令中新增兩個方法store()和load()即可完成。

5 命令模式的一個Python實現例子

5.1 例子解釋

假如你是證券交易所的客戶，會創建買入股票和賣出股票的訂單(即Command）。通常情況下，你通過代理或經紀人（即Invoker）向證券交易所（即Receiver）溝通，而不是直接到證券交易所執行交易。代理負責將你的請求提交給證券交易所，完成股票買入或賣出請求。

5.2 UML類圖

5.3 代碼實現

• 接收者類StockTrade
  • 定義了具體的動作buy()和sell()，由具體命名對象的execute()調用此方法，然後執行具體動作

class StockTrade:
    '''
    Receiver接受者，是一個知道如何做必要的工作的類
    '''
    def buy(self):
        print("You will buy stocks.")
        
    def sell(self):
        print("You will sell stocks.")

• 命令接口類Order
  • 抽象基類，具有一個execute()方法

from abc import ABCMeta, abstractmethod
class Order(metaclass=ABCMeta):
    '''
    命令Command的抽象基類，即爲具體的命令類提供了一個接口
    '''
    @abstractmethod
    def execute(self):
        '''通過調用命令對象的execute()方法，可以讓接收者進行相應的工作'''
        pass```

• 具體的命令對象類BuyStockOrder、SellStockOrder
  • 首先構造函數__init__(stock)使用一個接收者對象stock初始化屬性stock
  • 實現的execute()方法中調用stock的buy()或sell()方法

    
class BuyStockOrder(Order):
    '''具體命令對象類'''
    def __init__(self, stock):
        '''通過此方法將接收者綁定'''
        self.stock = stock
        
    def execute(self):
        '''命令執行方法，通過調用此方法`發出命令執行請求`，然後`調用接收者的一個或多個動作`,由`接收者執行請求`'''
        self.stock.buy()
    
    
class SellStockOrder(Order):
    '''具體命令對象類'''
    def __init__(self, stock):
        '''通過此方法將接收者綁定'''
        self.stock = stock
        
    def execute(self):
        '''命令執行方法，通過調用此方法`發出命令執行請求`，然後`調用接收者的一個或多個動作`,由`接收者執行請求`'''
        self.stock.sell()
    
    

• 調用者類Agent
  • 首先構造函數__init__()初始化__orderQueue屬性爲一個空列表
  • 傳入一個具體命令對象給placeOrder(order)方法，並在某一時刻調用此方法發出請求，然後執行命令對象的execute()方法，在execute()方法中，執行接收者的動作完成請求。

class Agent:
    '''
    Invoker調用者
    '''
    def __init__(self):
        self.__orderQueue = []
        
    
    def placeOrder(self, order):
        '''調用者擁有一個命令對象列表，在某個時刻調通過此方法調用命令對象的execute()方法，將請求付諸實行'''
        self.__orderQueue.append(order)
        order.execute()
        

• 客戶端
  • 客戶端實例化一個接收者對象stock和具體的命令對象buyStock、sellStock，將stock綁定到具體命令中。
  • 實例化一個調用者agent，並在某個時間點將一個命令對象傳入到placeOrder(order)方法中，然後調用命令對象的execute()方法，發出請求命令。
  • 在命令對象的execute()方法中，調用與其綁定的接收者的buy()方法或sell()方法，執行命令。

if __name__ == '__main__':
    # Client
    stock = StockTrade() # 客戶先實例化一個接收者對象
    buyStock = BuyStockOrder(stock) # 然後將接收者對象與具體的命令對象綁定起來
    sellStock = SellStockOrder(stock) # 將接收者對象與具體的命令對象綁定起來
    
    # Invoker
    agent = Agent() # 實例化一個調用者對象
    agent.placeOrder(buyStock) # 將命令對象與調用者綁定起來，調用者`發出命令執行請求`
    agent.placeOrder(sellStock) # 將命令對象與調用者綁定起來，`發出命令執行請求`

5.4 輸出結果

github地址