C++设计模式——Command命令模式

一，命令模式的定义

命令模式是一种行为型设计模式。在实际开发场景中，命令模式将一个请求的处理或者一个具体操作封装为一个对象，从而可以让开发者根据不同的请求参数来生成不同的执行函数。

命令模式的本质是对具体命令的拆解和封装，实现命令发送者和命令接收者的解耦。

命令模式使得具体的命令可以被存储和传递，由命令接收者来指定这个命令何时被执行、撤销等。

命令模式中的发送者只需要关注命令的发送即可，不需要关注具体命令的执行流程。

命令模式在现实生活中的抽象实例：

遥控器：通过在遥控器上按下不同的按钮来执行不同的操作，遥控器使得发送者(用户)与接收者(比如电视、空调等)解耦。

餐厅点餐：在点餐过程中，将顾客的点餐请求封装成命令对象并发送给厨师，厨师作为命令接收者根据不同的命令进行菜肴的烹饪。

编辑器的撤销功能：编辑器将用户的操作命令全部保存在一个命令堆栈中，让用户可以随时撤销执行的命令，从而实现了对操作的灵活控制。

订单系统：用户下单时，订单系统会将用户的选购操作封装成一条命令(即生成订单)并发送给库存管理系统来处理，将用户与仓库发货解耦。

二，命令模式的结构

命令模式主要包含以下组件：

1.抽象命令接口(Command)：

定义了命令的执行方法，内部包含一个execute()函数，用于定义命令的请求过程。

2.具体命令(ConcreteCommand)：

是抽象命令接口的具体实现，包含具体命令的执行细节，同时内部可能还包含指向接收者的指针，与接收者相互关联。

3.请求者(Invoker)：

也叫触发者，负责维护命令列表(addCommand)，并调用命令对象的execute()接口。请求者不需要知道具体命令的实际操作，只关注如何将命令发送给命令对象。

4.接收者(Receiver)：

接收者内部包含了去执行命令的实际操作的对象。接收者只关注命令的实际操作细节，并被具体命令对象(ConcreteCommand)所调用。

5.客户端(Client)：

负责创建具体命令并将命令发送给请求者对象。

组件之间的工作步骤如下：

1.客户端创建具体命令对象，并指定与命令对象关联的接收者。

2.将具体命令对象传递给请求者对象。

3.请求者对象接收到具体命令对象后，将其存储到命令列表中。

4.请求者对象执行具体命令对象的execute()方法。

5.具体命令对象将命令传递给接收者对象。

6.接收者对象执行实际操作。

对应UML类图：

三，命令模式代码样例

Demo1：不包含Receiver

运行结果：

Demo2：包含Receiver

运行结果：

四，命令模式的应用场景

撤销或重做功能实现：在编辑器或应用程序中，用户可以执行“撤销”或“重做”操作，这些操作可以被组织成命令链，方便管理。

事件驱动软件开发：将不同事件封装为命令对象，当某一事件发生时执行相应的命令处理逻辑。

远程通信软件开发：将通信过程封装成发送者和接收者解耦的结构，隐藏通信的具体细节。

五，命令模式的优缺点

命令模式的优点：

命令模式将发送者和接收者解耦，使得两者可以分别独立变化。

扩展性好，新的命令可以很容易地添加和维护，不影响现有系统。

使用对象来存储命令，很适用于开发回滚和撤销操作。

可以使用队列将命令进行缓存，实现延迟执行或者异步处理。

命令模式的缺点：

增加了一些额外的抽象层次，使代码结构变得复杂。

命令的具体操作包含了对象的动态创建和销毁，性能开销大。

对象之间存在着多层次的依赖，维护变得困难，不易于bug定位和调试。

六，代码实战

基于命令模式实现的模拟远程灯光控制

运行结果：

七，参考阅读

https://www.geeksforgeeks.org/command-pattern/

https://www.geeksforgeeks.org/command-pattern-c-design-patterns/

https://www.bogotobogo.com/DesignPatterns/command.php

https://www.bogotobogo.com/DesignPatterns/command.php

https://www.codeproject.com/Articles/343676/Understanding-and-Implementing-the-Command-Pattern