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

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>class Command {
public:virtual void execute() = 0;
};class ConcreteCommand : public Command {
private:std::string receiver_;
public:ConcreteCommand(const std::string& receiver) {receiver_ = receiver;}void execute() override {std::cout << "ConcreteCommand: " << receiver_ << "\n";}
};class Invoker {
private:std::vector<Command*> commands_;
public:void addCommand(Command* command) {commands_.push_back(command);}void executeCommands() {for (auto command : commands_) {command->execute();}commands_.clear();}
};int main() {Invoker invoker;Command* command1 = new ConcreteCommand("command 01 -> ");Command* command2 = new ConcreteCommand("command 02 -> ");invoker.addCommand(command1);invoker.addCommand(command2);invoker.executeCommands();delete command1;delete command2;return 0;
}

运行结果：

ConcreteCommand: command 01 ->
ConcreteCommand: command 02 ->

Demo2：包含Receiver

#include <iostream>
#include <vector>class Command {
public:virtual void execute() = 0;
};class Receiver {
public:Receiver(std::string cmd_str){cmd = cmd_str;}void action() {std::cout << "Operating " << cmd << std::endl;}
private:std::string cmd;
};class ConcreteCommand : public Command {
private:Receiver* receiver;
public:ConcreteCommand(Receiver* receiver){this->receiver = receiver;}void execute() override {receiver->action();}
};class Invoker {
private:std::vector<Command*> commands;
public:void addCommand(Command* command) {commands.push_back(command);}void executeCommands() {for (auto command : commands) {command->execute();}commands.clear();}
};int main() {Receiver* receiver1 = new Receiver("action_01");Receiver* receiver2 = new Receiver("action_02");Command* command1 = new ConcreteCommand(receiver1);Command* command2 = new ConcreteCommand(receiver2);Invoker invoker;invoker.addCommand(command1);invoker.addCommand(command2);invoker.executeCommands();delete command1;delete command2;delete receiver1;delete receiver2;return 0;
}

运行结果：

Operating action_01
Operating action_02

四，命令模式的应用场景

五，命令模式的优缺点

六，代码实战

#include <iostream>
using namespace std;class Command
{
public:virtual void execute() = 0;
};//Receiver
class Light
{
public:void on() {cout << "The light is on\n";}void off() {cout << "The light is off\n";}
};class LightOnCmd: public Command
{
public:LightOnCmd(Light* light){mLight = light;}void execute() {mLight->on();}
private:Light* mLight;
};class LightOffCmd: public Command
{
public:LightOffCmd(Light* light){mLight = light;}void execute() {mLight->off();}
private:Light* mLight;
};//Invoker
class RemoteControl
{
public:void setCommand(Command* cmd) {mCmd = cmd;}void buttonPressed() {mCmd->execute();}
private:Command* mCmd;
};int main()
{Light* light = new Light;LightOnCmd* lightOn = new LightOnCmd(light);LightOffCmd* lightOff = new LightOffCmd(light);RemoteControl* control = new RemoteControl;control->setCommand(lightOn);control->buttonPressed();control->setCommand(lightOff);control->buttonPressed();delete light;delete lightOn;delete lightOff;delete control;return 0;
}

The light is on
The light is off

七，参考阅读