行为模式之命令模式

模式定义

命令模式(Command Pattern)：将一个请求封装为一个对象，从而使我们可用不同的请求对客户进行参数化；对请求排队或者记录请求日志，以及支持可撤销的操作。命令模式是一种对象行为型模式，其别名为动作(Action)模式或事务(Transaction)模式。

模式动机

在软件设计中，我们经常需要向某些对象发送请求，但是并不知道请求的接收者是谁，也不知道被请求的操作是哪个，我们只需在程序运行时指定具体的请求接收者即可，此时，可以使用命令模式来进行设计，使得请求发送者与请求接收者消除彼此之间的耦合，让对象之间的调用关系更加灵活。

命令模式可以对发送者和接收者完全解耦，发送者与接收者之间没有直接引用关系，发送请求的对象只需要知道如何发送请求，而不必知道如何完成请求。这就是命令模式的模式动机。

模式结构

Command: 抽象命令类
ConcreteCommand: 具体命令类
Invoker: 调用者
Receiver: 接收者
Client:客户类

应用实例

电视机遥控器
电视机是请求的接收者，遥控器是请求的发送者，遥控器上有一些按钮，不同的按钮对应电视机的不同操作。抽象命令角色由一个命令接口来扮演，有三个具体的命令类实现了抽象命令接口，这三个具体命令类分别代表三种操作：打开电视机、关闭电视机和切换频道。显然，电视机遥控器就是一个典型的命令模式应用实例。

代码分析

模拟了一个网络通信的案例。在网络中服务器每次只能处理一个请求，当请求过多，服务器会把请求放入任务队列逐一取出处理。服务器与客户端在建立好 SOCKET 连接后，会发送一系列的协议用于告诉服务器请求的是那些服务，HandleClientProtocol 类内部封装了一些列用于处理客户端不同协议的不同处理方法，例如添加金币、钻石等。但是服务器如何将这些函数封装进入任务队列呢？函数指针？可以选择将这些请求参数化，即封装成一个对象，每个对象都有一个抽象的接口 AbstractCommand，针对与每一个不同的请求，都将协议处理的总方法HandleClientProtocol作为一个成员参数，该请求调用需要调用的请求即可。同时将该请求的这个具体类放入任务队列中即可。

//请求处理方法
class HandleClientProtocol {
public:
	void AddMoney() { cout << "给玩家增加金币！" << endl; }
	void AddDiamond() { cout << "给玩家增加钻石！" << endl; }
	void AddEipment() { cout << "给玩家增加装备！" << endl; }
	void AddLevel() { cout << "给玩家升级！" << endl; }
};

//命令接口
class AbstractCommand {
public:
	virtual void handle() = 0;
};

//针对每一个请求，具体化对象，封装成一个类，统一任务接口
class AddMoneyCommand :public AbstractCommand {
public:
	AddMoneyCommand(HandleClientProtocol* protocol) :pProtocol(protocol) {}
	virtual void handle() { pProtocol->AddMoney(); }
private:
	HandleClientProtocol* pProtocol;
};

class AddDiamondCommand :public AbstractCommand {
public:
	AddDiamondCommand(HandleClientProtocol* protocol) :pProtocol(protocol) {}
	virtual void handle() { pProtocol->AddDiamond(); }
private:
	HandleClientProtocol* pProtocol;
};

class AddEipmentCommand :public AbstractCommand {
public:
	AddEipmentCommand(HandleClientProtocol* protocol) :pProtocol(protocol) {}
	virtual void handle() { pProtocol->AddEipment(); }
private:
	HandleClientProtocol* pProtocol;
};

class AddLevelCommand :public AbstractCommand {
public:
	AddLevelCommand(HandleClientProtocol* protocol) :pProtocol(protocol) {}
	virtual void handle() { pProtocol->AddLevel(); }
private:
	HandleClientProtocol* pProtocol;
};

//模拟服务器
class Server {
public:
	void addRequest(AbstractCommand* command) { mCommands.push(command); } //添加任务
	void StartHandle() {  //处理任务
		while (!mCommands.empty()) {
			AbstractCommand* nowCommand = mCommands.front();
			mCommands.pop();
			nowCommand->handle();
			delete nowCommand;
			nowCommand = nullptr;
			Sleep(2000); //模拟服务器处理，每两秒处理一个
		}
	}
	~Server() {
		while (!mCommands.empty()) {
			AbstractCommand* nowCommand = mCommands.front();
			mCommands.pop();
			delete nowCommand;
			nowCommand = nullptr;
		}
	}
private:
	queue<AbstractCommand*> mCommands; //任务调度队列
};

void test1() {
	Server* server = new Server;
	HandleClientProtocol* protocol = new HandleClientProtocol;
	AbstractCommand *addMoney = new AddMoneyCommand(protocol);
	AbstractCommand* addDiamond = new AddDiamondCommand(protocol);
	AbstractCommand* addeipment = new AddEipmentCommand(protocol);
	AbstractCommand* addlevel = new AddLevelCommand(protocol);

	server->addRequest(addMoney);
	server->addRequest(addDiamond);
	server->addRequest(addeipment);
	server->addRequest(addlevel);

	server->StartHandle();
}

针对命令模式的定义，需要对任务有撤销操作，目前想到的方法是再添加一个栈，队列一边弹，栈一边入，找到以后把栈里面的元素倒回去，时间复杂度很高，比较简单就不实现了，肯定有更好的方法。

命令模式的优缺点

优点

降低系统的耦合度
新的命令可以很容易地加入到系统中
可以比较容易地设计一个命令队列和宏命令（组合命令）
可以方便地实现对请求的 Undo(撤销) 和 Redo(恢复)。

缺点

使用命令模式可能会导致某些系统有过多的具体命令类。因为针对每一个命令都需要设计一个具体命令类，因此某些系统可能需要大量具体命令类，这将影响命令模式的使用

适用环境

系统需要将请求调用者和请求接收者解耦，使得调用者和接收者不直接交互
系统需要在不同的时间指定请求、将请求排队和执行请求
系统需要支持命令的撤销(Undo)操作和恢复(Redo)操作。
系统需要将一组操作组合在一起，即支持宏命令