java设计模式系列--命令模式(二)
2015-10-15 00:11
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FYI
1:宏命令在哪里?
仔细观察上面的过程,再想想前面的命令模式的实现,看出点什么没有?
前面实现的命令模式,都是客户端发出一个命令,然后马上就执行了这个命令,但是在上面的描述里面呢?是点一个菜,服务员就告诉厨师,然后厨师就开始做吗?很明显不是的,服务员会一直等,等到你点完菜,当你说“点完了”的时候,服务员才会启动命令的执行,请注意,这个时候执行的就不是一个命令了,而是执行一堆命令。
描述这一堆命令的就是菜单,如果把菜单也抽象成为一个命令,就相当于一个大的命令,当客户说“点完了”的时候,就相当于触发这个大的命令,意思就是执行菜单这个命令就可以了,这个菜单命令包含多个命令对象,一个命令对象就相当于一道菜。
那么这个菜单就相当于我们说的宏命令。
2:如何实现宏命令
宏命令从本质上讲类似于一个命令,基本上把它当命令对象进行处理。但是它跟普通的命令对象又有些不一样,就是宏命令包含有多个普通的命令对象,执行一个宏命令,简单点说,就是执行宏命令里面所包含的所有命令对象,有点打包执行的意味。
(1)先来定义接收者,就是厨师的接口和实现,先看接口,示例代码如下:
厨师又分成两类,一类是做热菜的师傅,一类是做凉菜的师傅,先看看做热菜的厨师的实现示意,示例代码如下:
做凉菜的师傅,示例代码如下:
(2)接下来,来定义命令接口,跟以前一样,示例代码如下:
(3)定义好了命令的接口,该来具体实现命令了。
实现方式跟以前一样,持有接收者,当执行命令的时候,转调接收者,让接收者去真正实现功能,这里的接收者就是厨师。
这里实现命令的时候,跟标准的命令模式的命令实现有一点不同,标准的命令模式的命令实现的时候,是通过构造方法传入接收者对象,这里改成了使用setter的方式来设置接收者对象,也就是说可以动态的切换接收者对象,而无须重新构建对象。
示例中定义了三道菜,分别是两道热菜:北京烤鸭、绿豆排骨煲,一道凉菜:蒜泥白肉,三个具体的实现类非常类似,只是菜名不同,为了节省篇幅,这里就只看一个命令对象的具体实现。代码示例如下:
(4)该来组合菜单对象了,也就是宏命令对象。
首先宏命令就其本质还是一个命令,所以一样要实现Command接口
其次宏命令跟普通命令的不同在于:宏命令是多个命令组合起来的,因此在宏命令对象里面会记录多个组成它的命令对象
第三,既然是包含多个命令对象,得有方法让这多个命令对象能被组合进来
第四,既然宏命令包含了多个命令对象,执行宏命令对象就相当于依次执行这些命令对象,也就是循环执行这些命令对象
看看代码示例会更清晰些,代码示例如下:
(5)该服务员类重磅登场了,它实现的功能,相当于标准命令模式实现中的Client加上Invoker,前面都是文字讲述,看看代码如何实现,示例代码如下:
(6)费了这么大力气,终于可以坐下来歇息一下,点菜吃饭吧,一起来看看客户端怎么使用这个宏命令,其实在客户端非常简单,根本看不出宏命令来,代码示例如下:
运行一下,享受一下成果
下面就一起来看看如何实现队列请求。
1:如何实现命令模式的队列请求
(1)先从命令接口开始,除了execute方法外,新加了一个返回发出命令的桌号,就是点菜的桌号,还有一个是为命令对象设置接收者的方法,也把它添加到接口上,这个是为了后面多线程处理的时候方便使用。示例代码如下:
(2)厨师的接口也发生了一点变化,在cook的方法上添加了发出命令的桌号,这样在多线程输出信息的时候,才知道到底是在给哪个桌做菜,示例代码如下:
(3)开始来实现命令接口,为了简单,这次只有热菜,因为要做工作都在后厨的命令队列里面,因此凉菜就不要了,示例代码如下:
(4)接下来构建很重要的命令对象的队列,其实也不是有多难,多个命令对象嘛,用个集合来存储就好了,然后按照放入的顺序,先进先出即可。
请注意:为了演示的简单性,这里没有使用java.util.Queue,直接使用List来模拟实现了。
示例代码如下:
提示:这里并没有考虑一些复杂的情况,比如:如果命令队列里面没有命令,而厨师又来获取命令怎么办?这里只是做一个基本的示范,并不是完整的实现,所以这里就没有去处理这些问题了,当然出现这种问题,就需要使用wait/notify来进行线程调度了。
(5)有了命令队列,谁来向这个队列里面传入命令呢?
很明显是服务员,当客户点菜完成,服务员就会执行菜单,现在执行菜单就相当于把菜单直接传递给后厨,也就是要把菜单里的所有命令对象加入到命令队列里面。因此菜单对象的实现需要改变,示例代码如下:
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(6)现在有了命令队列,也有人负责向队列里面添加命令了,可是谁来执行命令队列里面的命令呢?
答案是:由厨师从命令队列里面获取命令,并真正处理命令,而且厨师在处理命令前会把自己设置到命令对象里面去当接收者,表示这个菜由我来实际做。
厨师对象的实现,大致有如下的改变:
为了更好的体现命令队列的用法,再说实际情况也是多个厨师,这里用多线程来模拟多个厨师,他们自己从命令队列里面获取命令,然后处理命令,然后再获取下一个,如此反复,因此厨师类要实现多线程接口。
还有一个改变,为了在多线程中输出信息,让我们知道是哪一个厨师在执行命令,给厨师添加了一个姓名的属性,通过构造方法传入。
另外一个改变是为了在多线程中看出效果,在厨师真正做菜的方法里面使用随机数模拟了一个做菜的时间。
好了,介绍完了改变的地方,一起看看代码吧,示例代码如下:
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(7)该来看看服务员类了,由于现在考虑了后厨的管理,因此从实际来看,这次服务员也不知道到底命令的真正接收者是谁了,也就是说服务员也不知道某个菜到底最后由哪一位厨师完成,所以服务员类就简单了。
组装命令对象和接收者的功能后移到厨师类的线程里面了,当某个厨师从命令队列里面获取一个命令对象的时候,这个厨师就是这个命令的真正接收者。
看看服务员类的示例代码如下:
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(8)在见到曙光之前,还有一个问题要解决,就是谁来启动多线程的厨师呢?
为了实现后厨的管理,为此专门定义一个后厨管理的类,在这个类里面去启动多个厨师的线程。而且这种启动在运行期间应该只有一次。示例代码如下:
(9)曙光来临了,写个客户端测试测试,示例代码如下:
10)运行一下,看看效果,可能每次运行的效果不一样,毕竟是使用多线程在处理请求队列,某次运行的结果如下:
命令模式使得发起命令的对象——客户端,和具体实现命令的对象——接收者对象完全解耦,也就是说发起命令的对象,完全不知道具体实现对象是谁,也不知道如何实现。
更动态的控制
命令模式把请求封装起来,可以动态对它进行参数化、队列化和日志化等操作,从而使得系统更灵活。
能很自然的复合命令
命令模式中的命令对象,能够很容易的组合成为复合命令,就是前面讲的宏命令,从而使系统操作更简单,功能更强大。
更好的扩展性
由于发起命令的对象和具体的实现完全解耦,因此扩展新的命令就很容易,只需要实现新的命令对象,然后在装配的时候,把具体的实现对象设置到命令对象里面,然后就可以使用这个命令对象,已有的实现完全不用变化。
命令模式的本质:封装请求。
前面讲了,命令模式的关键就是把请求封装成为命令对象,然后就可以对这个对象进行一系列的处理了,比如上面讲到的参数化配置、可撤销操作、宏命令、队列请求、日志请求等功能处理。
2:何时选用命令模式
建议在如下情况中,选用命令模式:
如果需要抽象出需要执行的动作,并参数化这些对象,可以选用命令模式,把这些需要执行的动作抽象成为命令,然后实现命令的参数化配置
如果需要在不同的时刻指定、排列和执行请求,可以选用命令模式,把这些请求封装成为命令对象,然后实现把请求队列化
如果需要支持取消操作,可以选用命令模式,通过管理命令对象,能很容易的实现命令的恢复和重做的功能
如果需要支持当系统崩溃时,能把对系统的操作功能重新执行一遍,可以选用命令模式,把这些操作功能的请求封装成命令对象,然后实现日志命令,就可以在系统恢复回来后,通过日志获取命令列表,从而重新执行一遍功能
在需要事务的系统中,可以选用命令模式,命令模式提供了对事务进行建模的方法,命令模式有一个别名就是Transaction
(1)举个最简单的示例来说明
比如现在要实现一个打印服务,由于非常简单,所以基本上就没有什么讲述,依次来看,命令接口定义如下:
命令的实现示例代码如下:
此时的Invoker示例代码如下
最后看看客户端的代码,示例如下:
(2)继续变化
如果此时继续变化,Invoker也开始变得智能化,在Invoker的startPrint方法里面,Invoker加入了一些实现,同时Invoker对持有命令也有意见,觉得自己是个傀儡,要求改变一下,直接在调用方法的时候传递命令对象进来,示例代码如下:
(3)再进一步
把单独实现命令接口的类改成用匿名内部类实现,这个时候就只剩下命令的接口、Invoker类,还有客户端了。
为了使用匿名内部类,还要设置要输出的值,对命令接口做点小改动,增加一个设置输出值的方法,示例代码如下:
此时Invoker就是上面那个,而客户端会有些改变,客户端的示例代码如下:
(4)现在是不是看出来了,这个时候的命令模式的实现,基本上就等同于Java回调机制的实现。这也是很多人大谈特谈命令模式可以实现Java回调的意思。
当然更狠的是连Invoker也不要了,直接把那个方法搬到Client中,那样测试起来就更方便了。在实际开发中,应用命令模式来实现回调机制的时候,Invoker通常还是有的,但可以智能化实现,更准确的说Invoker充当客户调用的服务实现,而回调的方法只是实现服务功能中的一个或者几个步骤。
这两个模式可以组合使用。
在命令模式中,实现宏命令的功能,就可以使用组合模式来实现。前面的示例并没有按照组合模式来做,那是为了保持示例的简单,还有突出命令模式的实现,这点请注意。
命令模式和备忘录模式
这两个模式可以组合使用。
在命令模式中,实现可撤销操作功能时,前面讲了有两种实现方式,其中有一种就是保存命令执行前的状态,撤销的时候就把状态恢复回去。如果采用这种方式实现,就可以考虑使用备忘录模式。
如果状态存储在命令对象里面,那么还可以使用原型模式,把命令对象当作原型来克隆一个新的对象,然后把克隆出来的对象通过备忘录模式存放。
命令模式和模板方法模式
这两个模式从某种意义上有相似的功能,命令模式可以作为模板方法的一种替代模式,也就是说命令模式可以模仿实现模板方法模式的功能。
如同前面讲述的退化的命令模式可以实现Java的回调,而Invoker智能化后向服务进化,如果Invoker的方法就是一个算法骨架,其中有两步在这个骨架里面没有具体实现,需要外部来实现,这个时候就可以通过回调命令接口来实现。
而类似的功能在模板方法里面,一个算法骨架,其中有两步在这个骨架里面没有具体实现,是先调用抽象方法,然后等待子类来实现。
可以看出虽然实现方式不一样,但是可以实现相同的功能。
FYI
3.4 宏命令
什么是宏命令呢?简单点说就是包含多个命令的命令,是一个命令的组合。举个例子来说吧,设想一下你去饭店吃饭的过程: (1)你走进一家饭店,找到座位坐下 (2)服务员走过来,递给你菜谱 (3)你开始点菜,服务员开始记录菜单,菜单是三联的,点菜完毕,服务员就会把菜单分成三份,一份给后厨,一份给收银台,一份保留备查。 (4)点完菜,你坐在座位上等候,后厨会按照菜单做菜 (5)每做好一份菜,就会由服务员送到你桌子上 (6)然后你就可以大快朵颐了 事实上,到饭店点餐是一个很典型的命令模式应用,作为客户的你,只需要发出命令,就是要吃什么菜,每道菜就相当于一个命令对象,服务员会在菜单上记录你点的菜,然后把菜单传递给后厨,后厨拿到菜单,会按照菜单进行饭菜制作,后厨就相当于接收者,是命令的真正执行者,厨师才知道每道菜具体怎么实现。 在这个过程中,地位比较特殊的是服务员,在不考虑更复杂的管理,比如后厨管理的时候,负责命令和接收者的组装的就是服务员。比如你点了凉菜、热菜,你其实是不知道到底凉菜由谁来完成,热菜由谁来完成的,因此你只管发命令,而组装的工作就由服务员完成了,服务员知道凉菜送到凉菜部,那是已经做好的了,热菜才送到后厨,需要厨师现做,看起来服务员是一个组装者。 同时呢,服务员还持有命令对象,也就是菜单,最后启动命令执行的也是服务员。因此,服务员就相当于标准命令模式中的Client和Invoker的融合。 画个图来描述上述对应关系,如图6所示:
1:宏命令在哪里?
仔细观察上面的过程,再想想前面的命令模式的实现,看出点什么没有?
前面实现的命令模式,都是客户端发出一个命令,然后马上就执行了这个命令,但是在上面的描述里面呢?是点一个菜,服务员就告诉厨师,然后厨师就开始做吗?很明显不是的,服务员会一直等,等到你点完菜,当你说“点完了”的时候,服务员才会启动命令的执行,请注意,这个时候执行的就不是一个命令了,而是执行一堆命令。
描述这一堆命令的就是菜单,如果把菜单也抽象成为一个命令,就相当于一个大的命令,当客户说“点完了”的时候,就相当于触发这个大的命令,意思就是执行菜单这个命令就可以了,这个菜单命令包含多个命令对象,一个命令对象就相当于一道菜。
那么这个菜单就相当于我们说的宏命令。
2:如何实现宏命令
宏命令从本质上讲类似于一个命令,基本上把它当命令对象进行处理。但是它跟普通的命令对象又有些不一样,就是宏命令包含有多个普通的命令对象,执行一个宏命令,简单点说,就是执行宏命令里面所包含的所有命令对象,有点打包执行的意味。
(1)先来定义接收者,就是厨师的接口和实现,先看接口,示例代码如下:
/** * 厨师的接口 */ public interface CookApi { /** * 示意,做菜的方法 * @param name 菜名 */ public void cook(String name); }
厨师又分成两类,一类是做热菜的师傅,一类是做凉菜的师傅,先看看做热菜的厨师的实现示意,示例代码如下:
/** * 厨师对象,做热菜 */ public class HotCook implements CookApi{ public void cook(String name) { System.out.println("本厨师正在做:"+name); } }
做凉菜的师傅,示例代码如下:
/** * 厨师对象,做凉菜 */ public class CoolCook implements CookApi { public void cook(String name) { System.out.println("凉菜"+name+"已经做好,本厨师正在装盘。" ); } }
(2)接下来,来定义命令接口,跟以前一样,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(); }
(3)定义好了命令的接口,该来具体实现命令了。
实现方式跟以前一样,持有接收者,当执行命令的时候,转调接收者,让接收者去真正实现功能,这里的接收者就是厨师。
这里实现命令的时候,跟标准的命令模式的命令实现有一点不同,标准的命令模式的命令实现的时候,是通过构造方法传入接收者对象,这里改成了使用setter的方式来设置接收者对象,也就是说可以动态的切换接收者对象,而无须重新构建对象。
示例中定义了三道菜,分别是两道热菜:北京烤鸭、绿豆排骨煲,一道凉菜:蒜泥白肉,三个具体的实现类非常类似,只是菜名不同,为了节省篇幅,这里就只看一个命令对象的具体实现。代码示例如下:
/** * 命令对象,绿豆排骨煲 */ public class ChopCommand implements Command{ /** * 持有具体做菜的厨师的对象 */ private CookApi cookApi = null; /** * 设置具体做菜的厨师的对象 * @param cookApi 具体做菜的厨师的对象 */ public void setCookApi(CookApi cookApi) { this.cookApi = cookApi; } public void execute() { this.cookApi.cook("绿豆排骨煲"); } }
(4)该来组合菜单对象了,也就是宏命令对象。
首先宏命令就其本质还是一个命令,所以一样要实现Command接口
其次宏命令跟普通命令的不同在于:宏命令是多个命令组合起来的,因此在宏命令对象里面会记录多个组成它的命令对象
第三,既然是包含多个命令对象,得有方法让这多个命令对象能被组合进来
第四,既然宏命令包含了多个命令对象,执行宏命令对象就相当于依次执行这些命令对象,也就是循环执行这些命令对象
看看代码示例会更清晰些,代码示例如下:
/** * 菜单对象,是个宏命令对象 */ public class MenuCommand implements Command { /** * 用来记录组合本菜单的多道菜品,也就是多个命令对象 */ private Collection<Command> col = new ArrayList<Command>(); /** * 点菜,把菜品加入到菜单中 * @param cmd 客户点的菜 */ public void addCommand(Command cmd){ col.add(cmd); } public void execute() { //执行菜单其实就是循环执行菜单里面的每个菜 for(Command cmd : col){ cmd.execute(); } } }
(5)该服务员类重磅登场了,它实现的功能,相当于标准命令模式实现中的Client加上Invoker,前面都是文字讲述,看看代码如何实现,示例代码如下:
/** * 服务员,负责组合菜单,负责组装每个菜和具体的实现者, * 还负责执行调用,相当于标准Command模式的Client+Invoker */ public class Waiter { /** * 持有一个宏命令对象——菜单 */ private MenuCommand menuCommand = new MenuCommand(); /** * 客户点菜 * @param cmd 客户点的菜,每道菜是一个命令对象 */ public void orderDish(Command cmd){ //客户传过来的命令对象是没有和接收者组装的 //在这里组装吧 CookApi hotCook = new HotCook(); CookApi coolCook = new CoolCook(); //判读到底是组合凉菜师傅还是热菜师傅 //简单点根据命令的原始对象的类型来判断 if(cmd instanceof DuckCommand){ ((DuckCommand)cmd).setCookApi(hotCook); }else if(cmd instanceof ChopCommand){ ((ChopCommand)cmd).setCookApi(hotCook); }else if(cmd instanceof PorkCommand){ //这是个凉菜,所以要组合凉菜的师傅 ((PorkCommand)cmd).setCookApi(coolCook); } //添加到菜单中 menuCommand.addCommand(cmd); } /** * 客户点菜完毕,表示要执行命令了,这里就是执行菜单这个组合命令 */ public void orderOver(){ this.menuCommand.execute(); } }
(6)费了这么大力气,终于可以坐下来歇息一下,点菜吃饭吧,一起来看看客户端怎么使用这个宏命令,其实在客户端非常简单,根本看不出宏命令来,代码示例如下:
public class Client { public static void main(String[] args) { //客户只是负责向服务员点菜就好了 //创建服务员 Waiter waiter = new Waiter(); //创建命令对象,就是要点的菜 Command chop = new ChopCommand(); Command duck = new DuckCommand(); Command pork = new PorkCommand(); //点菜,就是把这些菜让服务员记录下来 waiter.orderDish(chop); waiter.orderDish(duck); waiter.orderDish(pork); //点菜完毕 waiter.orderOver(); } }
运行一下,享受一下成果
3.5 队列请求
所谓队列请求,就是对命令对象进行排队,组成工作队列,然后依次取出命令对象来执行。多用多线程或者线程池来进行命令队列的处理,当然也可以不用多线程,就是一个线程,一个命令一个命令的循环处理,就是慢点。 继续宏命令的例子,其实在后厨,会收到很多很多的菜单,一般是按照菜单传递到后厨的先后顺序来进行处理,对每张菜单,假定也是按照菜品的先后顺序进行制作,那么在后厨就自然形成了一个菜品的队列,也就是很多个用户的命令对象的队列。 后厨有很多厨师,每个厨师都从这个命令队列里面取出一个命令,然后按照命令做出菜来,就相当于多个线程在同时处理一个队列请求。 因此后厨就是一个很典型的队列请求的例子。 提示一点:后厨的厨师与命令队列之间是没有任何关联的,也就是说是完全解耦的。命令队列是客户发出的命令,厨师只是负责从队列里面取出一个,处理,然后再取下一个,再处理,仅此而已,厨师不知道也不管客户是谁。
下面就一起来看看如何实现队列请求。
1:如何实现命令模式的队列请求
(1)先从命令接口开始,除了execute方法外,新加了一个返回发出命令的桌号,就是点菜的桌号,还有一个是为命令对象设置接收者的方法,也把它添加到接口上,这个是为了后面多线程处理的时候方便使用。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(); /** * 设置命令的接收者 * @param cookApi 命令的接收者 */ public void setCookApi(CookApi cookApi); /** * 返回发起请求的桌号,就是点菜的桌号 * @return 发起请求的桌号 */ public int getTableNum(); }
(2)厨师的接口也发生了一点变化,在cook的方法上添加了发出命令的桌号,这样在多线程输出信息的时候,才知道到底是在给哪个桌做菜,示例代码如下:
/** * 厨师的接口 */ public interface CookApi { /** * 示意,做菜的方法 * @param tableNum 点菜的桌号 * @param name 菜名 */ public void cook(int tableNum,String name); }
(3)开始来实现命令接口,为了简单,这次只有热菜,因为要做工作都在后厨的命令队列里面,因此凉菜就不要了,示例代码如下:
/** * 命令对象,绿豆排骨煲 */ public class ChopCommand implements Command{ /** * 持有具体做菜的厨师的对象 */ private CookApi cookApi = null; /** * 设置具体做菜的厨师的对象 * @param cookApi 具体做菜的厨师的对象 */ public void setCookApi(CookApi cookApi) { this.cookApi = cookApi; } /** * 点菜的桌号 */ private int tableNum; /** * 构造方法,传入点菜的桌号 * @param tableNum 点菜的桌号 */ public ChopCommand(int tableNum){ this.tableNum = tableNum; } public int getTableNum(){ return this.tableNum; } public void execute() { this.cookApi.cook(tableNum,"绿豆排骨煲"); } }
还有一个命令对象是“北京烤鸭“,跟上面实现一样,只是菜名不同而已,所以就不去展示示例代码了。
(4)接下来构建很重要的命令对象的队列,其实也不是有多难,多个命令对象嘛,用个集合来存储就好了,然后按照放入的顺序,先进先出即可。
请注意:为了演示的简单性,这里没有使用java.util.Queue,直接使用List来模拟实现了。
示例代码如下:
/** * 命令队列类 */ public class CommandQueue { /** * 用来存储命令对象的队列 */ private static List<Command> cmds = new ArrayList<Command>(); /** * 服务员传过来一个新的菜单,需要同步, * 因为同时会有很多的服务员传入菜单,而同时又有很多厨师在从队列里取值 * @param menu 传入的菜单 */ public synchronized static void addMenu(MenuCommand menu){ //一个菜单对象包含很多命令对象 for(Command cmd : menu.getCommands()){ cmds.add(cmd); } } /** * 厨师从命令队列里面获取命令对象进行处理,也是需要同步的 */ public synchronized static Command getOneCommand(){ Command cmd = null; if(cmds.size() > 0 ){ //取出队列的第一个,因为是约定的按照加入的先后来处理 cmd = cmds.get(0); //同时从队列里面取掉这个命令对象 cmds.remove(0); } return cmd; } }
提示:这里并没有考虑一些复杂的情况,比如:如果命令队列里面没有命令,而厨师又来获取命令怎么办?这里只是做一个基本的示范,并不是完整的实现,所以这里就没有去处理这些问题了,当然出现这种问题,就需要使用wait/notify来进行线程调度了。
(5)有了命令队列,谁来向这个队列里面传入命令呢?
很明显是服务员,当客户点菜完成,服务员就会执行菜单,现在执行菜单就相当于把菜单直接传递给后厨,也就是要把菜单里的所有命令对象加入到命令队列里面。因此菜单对象的实现需要改变,示例代码如下:
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/** * 菜单对象,是个宏命令对象 */ public class MenuCommand implements Command { /** * 用来记录组合本菜单的多道菜品,也就是多个命令对象 */ private Collection<Command> col = new ArrayList<Command>(); /** * 点菜,把菜品加入到菜单中 * @param cmd 客户点的菜 */ public void addCommand(Command cmd){ col.add(cmd); } public void setCookApi(CookApi cookApi){ //什么都不用做 } public int getTableNum(){ //什么都不用做 return 0; } /** * 获取菜单中的多个命令对象 * @return 菜单中的多个命令对象 */ public Collection<Command> getCommands(){ return this.col; } public void execute() { //执行菜单就是把菜单传递给后厨 CommandQueue.addMenu(this); }
(6)现在有了命令队列,也有人负责向队列里面添加命令了,可是谁来执行命令队列里面的命令呢?
答案是:由厨师从命令队列里面获取命令,并真正处理命令,而且厨师在处理命令前会把自己设置到命令对象里面去当接收者,表示这个菜由我来实际做。
厨师对象的实现,大致有如下的改变:
为了更好的体现命令队列的用法,再说实际情况也是多个厨师,这里用多线程来模拟多个厨师,他们自己从命令队列里面获取命令,然后处理命令,然后再获取下一个,如此反复,因此厨师类要实现多线程接口。
还有一个改变,为了在多线程中输出信息,让我们知道是哪一个厨师在执行命令,给厨师添加了一个姓名的属性,通过构造方法传入。
另外一个改变是为了在多线程中看出效果,在厨师真正做菜的方法里面使用随机数模拟了一个做菜的时间。
好了,介绍完了改变的地方,一起看看代码吧,示例代码如下:
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/** * 厨师对象,做热菜的厨师 */ public class HotCook implements CookApi,Runnable{ /** * 厨师姓名 */ private String name; /** * 构造方法,传入厨师姓名 * @param name 厨师姓名 */ public HotCook(String name){ this.name = name; } public void cook(int tableNum,String name) { //每次做菜的时间是不一定的,用个随机数来模拟一下 int cookTime = (int)(20 * Math.random()); System.out.println(this.name+"厨师正在为"+tableNum +"号桌做:"+name); try { //让线程休息这么长时间,表示正在做菜 Thread.sleep(cookTime); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(this.name+"厨师为"+tableNum +"号桌做好了:"+name+",共计耗时="+cookTime+"秒"); } public void run() { while(true){ //到命令队列里面获取命令对象 Command cmd = CommandQueue.getOneCommand(); if(cmd != null){ //说明取到命令对象了,这个命令对象还没有设置接收者 //因为前面都还不知道到底哪一个厨师来真正执行这个命令 //现在知道了,就是当前厨师实例,设置到命令对象里面 cmd.setCookApi(this); //然后真正执行这个命令 cmd.execute(); } //休息1秒 try { Thread.sleep(1000L); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }
(7)该来看看服务员类了,由于现在考虑了后厨的管理,因此从实际来看,这次服务员也不知道到底命令的真正接收者是谁了,也就是说服务员也不知道某个菜到底最后由哪一位厨师完成,所以服务员类就简单了。
组装命令对象和接收者的功能后移到厨师类的线程里面了,当某个厨师从命令队列里面获取一个命令对象的时候,这个厨师就是这个命令的真正接收者。
看看服务员类的示例代码如下:
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/** * 服务员,负责组合菜单,还负责执行调用 */ public class Waiter { /** * 持有一个宏命令对象——菜单 */ private MenuCommand menuCommand = new MenuCommand(); /** * 客户点菜 * @param cmd 客户点的菜,每道菜是一个命令对象 */ public void orderDish(Command cmd){ //添加到菜单中 menuCommand.addCommand(cmd); } /** * 客户点菜完毕,表示要执行命令了,这里就是执行菜单这个组合命令 */ public void orderOver(){ this.menuCommand.execute(); } }
(8)在见到曙光之前,还有一个问题要解决,就是谁来启动多线程的厨师呢?
为了实现后厨的管理,为此专门定义一个后厨管理的类,在这个类里面去启动多个厨师的线程。而且这种启动在运行期间应该只有一次。示例代码如下:
/** * 后厨的管理类,通过此类让后厨的厨师进行运行状态 */ public class CookManager { /** * 用来控制是否需要创建厨师,如果已经创建过了就不要再执行了 */ private static boolean runFlag = false; /** * 运行厨师管理,创建厨师对象并启动他们相应的线程, * 无论运行多少次,创建厨师对象和启动线程的工作就只做一次 */ public static void runCookManager(){ if(!runFlag){ runFlag = true; //创建三位厨师 HotCook cook1 = new HotCook("张三"); HotCook cook2 = new HotCook("李四"); HotCook cook3 = new HotCook("王五"); //启动他们的线程 Thread t1 = new Thread(cook1); t1.start(); Thread t2 = new Thread(cook2); t2.start(); Thread t3 = new Thread(cook3); t3.start(); } } }
(9)曙光来临了,写个客户端测试测试,示例代码如下:
public class Client { public static void main(String[] args) { //先要启动后台,让整个程序运行起来 CookManager.runCookManager(); //为了简单,直接用循环模拟多个桌号点菜 for(int i = 0;i<5;i++){ //创建服务员 Waiter waiter = new Waiter(); //创建命令对象,就是要点的菜 Command chop = new ChopCommand(i); Command duck = new DuckCommand(i); //点菜,就是把这些菜让服务员记录下来 waiter.orderDish(chop); waiter.orderDish(duck); //点菜完毕 waiter.orderOver(); } }
10)运行一下,看看效果,可能每次运行的效果不一样,毕竟是使用多线程在处理请求队列,某次运行的结果如下:
3.7 命令模式的优缺点
更松散的耦合命令模式使得发起命令的对象——客户端,和具体实现命令的对象——接收者对象完全解耦,也就是说发起命令的对象,完全不知道具体实现对象是谁,也不知道如何实现。
更动态的控制
命令模式把请求封装起来,可以动态对它进行参数化、队列化和日志化等操作,从而使得系统更灵活。
能很自然的复合命令
命令模式中的命令对象,能够很容易的组合成为复合命令,就是前面讲的宏命令,从而使系统操作更简单,功能更强大。
更好的扩展性
由于发起命令的对象和具体的实现完全解耦,因此扩展新的命令就很容易,只需要实现新的命令对象,然后在装配的时候,把具体的实现对象设置到命令对象里面,然后就可以使用这个命令对象,已有的实现完全不用变化。
3.8 思考命令模式
1:命令模式的本质命令模式的本质:封装请求。
前面讲了,命令模式的关键就是把请求封装成为命令对象,然后就可以对这个对象进行一系列的处理了,比如上面讲到的参数化配置、可撤销操作、宏命令、队列请求、日志请求等功能处理。
2:何时选用命令模式
建议在如下情况中,选用命令模式:
如果需要抽象出需要执行的动作,并参数化这些对象,可以选用命令模式,把这些需要执行的动作抽象成为命令,然后实现命令的参数化配置
如果需要在不同的时刻指定、排列和执行请求,可以选用命令模式,把这些请求封装成为命令对象,然后实现把请求队列化
如果需要支持取消操作,可以选用命令模式,通过管理命令对象,能很容易的实现命令的恢复和重做的功能
如果需要支持当系统崩溃时,能把对系统的操作功能重新执行一遍,可以选用命令模式,把这些操作功能的请求封装成命令对象,然后实现日志命令,就可以在系统恢复回来后,通过日志获取命令列表,从而重新执行一遍功能
在需要事务的系统中,可以选用命令模式,命令模式提供了对事务进行建模的方法,命令模式有一个别名就是Transaction
3.9 退化的命令模式
在领会了命令模式本质后,来思考一个命令模式退化的情况。 前面讲到了智能命令,如果命令的实现对象超级智能,实现了命令所要求的功能,那么就不需要接收者了,既然没有了接收者,那么也就不需要组装者了。
(1)举个最简单的示例来说明
比如现在要实现一个打印服务,由于非常简单,所以基本上就没有什么讲述,依次来看,命令接口定义如下:
public interface Command { public void execute(); }
命令的实现示例代码如下:
public class PrintService implements Command{ /** * 要输出的内容 */ private String str = ""; /** * 构造方法,传入要输出的内容 * @param s 要输出的内容 */ public PrintService(String s){ str = s; } public void execute() { //智能的体现,自己知道怎么实现命令所要求的功能,并真的实现了相应的功能,不再转调接收者了 System.out.println("打印的内容为="+str); } }
此时的Invoker示例代码如下
public class Invoker { /** * 持有命令对象 */ private Command cmd = null; /** * 设置命令对象 * @param cmd 命令对象 */ public void setCmd(Command cmd){ this.cmd = cmd; } /** * 开始打印 */ public void startPrint(){ //执行命令的功能 this.cmd.execute(); } }
最后看看客户端的代码,示例如下:
public class Client { public static void main(String[] args) { //准备要发出的命令 Command cmd = new PrintService("退化的命令模式示例"); //设置命令给持有者 Invoker invoker = new Invoker(); invoker.setCmd(cmd); //按下按钮,真正启动执行命令 invoker.startPrint(); } }
(2)继续变化
如果此时继续变化,Invoker也开始变得智能化,在Invoker的startPrint方法里面,Invoker加入了一些实现,同时Invoker对持有命令也有意见,觉得自己是个傀儡,要求改变一下,直接在调用方法的时候传递命令对象进来,示例代码如下:
public class Invoker { public void startPrint(Command cmd){ System.out.println("在Invoker中,输出服务前"); cmd.execute(); System.out.println("输出服务结束"); } }
看起来Invoker退化成一个方法了。 这个时候Invoker很高兴,宣称自己是一个智能的服务,不再是一个傻傻的转调者,而是有自己功能的服务了。这个时候Invoker调用命令对象的执行方法,也不叫转调,改名叫“回调”,意思是在我Invoker需要的时候,会回调你命令对象,命令对象你就乖乖的写好实现,等我“回调”你就可以了。 事实上这个时候的命令模式的实现,基本上就等同于Java回调机制的实现,可能有些朋友看起来感觉还不是佷像,那是因为在Java回调机制的常见实现上,经常没有单独的接口实现类,而是采用匿名内部类的方式来实现的。
(3)再进一步
把单独实现命令接口的类改成用匿名内部类实现,这个时候就只剩下命令的接口、Invoker类,还有客户端了。
为了使用匿名内部类,还要设置要输出的值,对命令接口做点小改动,增加一个设置输出值的方法,示例代码如下:
public interface Command { public void execute(); /** * 设置要输出的内容 * @param s 要输出的内容 */ public void setStr(String s); }
此时Invoker就是上面那个,而客户端会有些改变,客户端的示例代码如下:
public class Client { public static void main(String[] args) { //准备要发出的命令,没有具体实现类了 //匿名内部类来实现命令 Command cmd = new Command(){ private String str = ""; public void setStr(String s){ str = s; } public void execute() { System.out.println("打印的内容为="+str); } }; cmd.setStr("退化的命令模式类似于Java回调的示例"); //这个时候的Invoker或许该称为服务了 Invoker invoker = new Invoker(); //按下按钮,真正启动执行命令 invoker.startPrint(cmd); } }
(4)现在是不是看出来了,这个时候的命令模式的实现,基本上就等同于Java回调机制的实现。这也是很多人大谈特谈命令模式可以实现Java回调的意思。
当然更狠的是连Invoker也不要了,直接把那个方法搬到Client中,那样测试起来就更方便了。在实际开发中,应用命令模式来实现回调机制的时候,Invoker通常还是有的,但可以智能化实现,更准确的说Invoker充当客户调用的服务实现,而回调的方法只是实现服务功能中的一个或者几个步骤。
3.10 相关模式
命令模式和组合模式这两个模式可以组合使用。
在命令模式中,实现宏命令的功能,就可以使用组合模式来实现。前面的示例并没有按照组合模式来做,那是为了保持示例的简单,还有突出命令模式的实现,这点请注意。
命令模式和备忘录模式
这两个模式可以组合使用。
在命令模式中,实现可撤销操作功能时,前面讲了有两种实现方式,其中有一种就是保存命令执行前的状态,撤销的时候就把状态恢复回去。如果采用这种方式实现,就可以考虑使用备忘录模式。
如果状态存储在命令对象里面,那么还可以使用原型模式,把命令对象当作原型来克隆一个新的对象,然后把克隆出来的对象通过备忘录模式存放。
命令模式和模板方法模式
这两个模式从某种意义上有相似的功能,命令模式可以作为模板方法的一种替代模式,也就是说命令模式可以模仿实现模板方法模式的功能。
如同前面讲述的退化的命令模式可以实现Java的回调,而Invoker智能化后向服务进化,如果Invoker的方法就是一个算法骨架,其中有两步在这个骨架里面没有具体实现,需要外部来实现,这个时候就可以通过回调命令接口来实现。
而类似的功能在模板方法里面,一个算法骨架,其中有两步在这个骨架里面没有具体实现,是先调用抽象方法,然后等待子类来实现。
可以看出虽然实现方式不一样,但是可以实现相同的功能。
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