命令模式（head first 設計模式5）

一、命令模式定義

命令大家都不會陌生，那么在開始命令模式之前，可以想象一下生活中的命令模式的特點：

如老板命令你完成一個OA項目是一個命令，接着看看其特點：

1、在上面的命令中，命令的執行者肯定是聰明的你了。具體的執行方法，可能是通過vs實現，或者是通過eclipse實現,由此看來：命令要有個命令的執行者，還要有個命令的執行方法。

2、命令的發出者很明顯是老板，老板還有個發出方法，可能是通過電話給你說，也可能給你郵件給你說，也可能是通過開會給你說。所以命令的發出者要有一個命令，還要有個發出的方法。

3、最后看看命令，命令有個名字，命令的肯定要執行。而且命令是在boss給你發出通知后執行的。

接下來看看命令模式的定義：

命令模式：將請求封裝成對象，以便使用不同的請求、日志、隊列等來參數化其他對象。命令模式也支持撤銷操作。

每次講一個模式時，從定義都不能體會其中的技巧，所以接着我會通過舉例子來說明命令模式。

二、命令模式的舉例

下面來看看多用遙控器是如何使用命令模式的。

2.1需求

假設某個公司需要設計一個多用功能的遙控器。基本的需求如下：

該遙控器有可以控制風扇，白熾燈，熱水器等等的多對開關，而且可能還有其他的電器，暫時不做其功能，但是希望可以保留接口，用的時間可以方便的擴展。

除上面的需求之外，還需要有個按鈕，可以撤銷上一步的操作。基本功能如下圖：

2.2問題

在設計遙控器時，風扇，白熾燈，熱水器的開關方法已經定義好，其名字各不相同。不妨設置其方法為如下：

由於各種電器的開關方法都不一樣，而且還存在一個待擴展的電器，如果沒有學習命名模式之前，我們在設置擴展的開關時，會出現的問題是什么呢？假設現在有電視，冰箱還可能會用到遙控器，那么我們會在最后一個開關上寫if else，當然如果哪一天有多了一個大門也加入了我們的遙控的行列，這樣我們繼續加if else ，很顯然隨着電器的高速發展，會有多個需要遙控可以控制的。

舉個例子，如果我們是需要遙控的客戶，現在有一款遙控如果有遙控可以進行擴展，一種是可以擴展指定類型的，像上面的，只能再去擴展電視和冰箱中的一種，偶爾有一天你看到隔壁鄰居的門，也可以使用遙控了，所以你去把你的高級遙控器，拿到擴展店時，擴展工程師說了，現在只能擴展電視和冰箱，不支持對大門的遙控擴展.

我們肯定是希望，可以自由的擴展，大門可以使用遙控了，就對大門擴展，車門使用遙控了，就對車門擴展……其實也就是一種松耦合的實現。

2.3分析問題

為了實現松耦合，我們現在來想一下，周末去請朋友吃飯，服務員mm問你吃什么，你說水煮活魚，然后在菜單上面，寫上水煮活魚。下個星期天想吃花生米啤酒，同樣也寫在訂單上，然后服務員mm把訂單拿給廚師。

在上面的例子中，無論你點了什么菜，服務員mm，只需要知道顧客點的什么菜，從而給不同的廚師做(雖然不是直接的，但最終涼菜會給涼菜的師傅做，熱菜的會給熱菜的廚師做)，然而具體的怎么做是廚師的事情，服務員知道顧客點上面菜，只是為了能正確的交個廚師去做。

其實在這個例子中，也是一個命令模式的例子，不同的訂單對應的有不同的廚師，最終訂單拿到廚師面前，就是對廚師下了個命令，要做菜了。每訂單或者說是每種菜都對應着自己的廚師，所以，客服需要有訂單的的引用，訂單為了知道調用哪個廚師，需要有廚師引用；兩個引用都是使用的組合。從而可以調用多種自己需要對象的方法來實現松耦合。這里記住：客服mm知道顧客點菜的目的是為了讓不同的廚師去做。再直接一些就是為了使用不同的命令。

上面的吃飯問題和我們的遙控器問題差不多，都是包含下命令，命令的執行者，以及命令的具體內容。如果還是有些不清楚的話，就用簡單的程序模擬一下上面的過程：

class Program 
{ 
     static void Main(string[] args) 
     { 
         MM mm = new MM(); 
         //想吃熱菜 
         mm.SetOrder(new ReCaiOrder()); 
         //mm還需要把菜單拿到廚師那里哦 
         mm.OnOrder(); 
         //想吃涼菜 
         mm.SetOrder(new LiangCaiOrder()); 
         mm.OnOrder(); 
         Console.ReadKey(); 
     } 
}

/// <summary> 
/// 訂單 
/// </summary> 
interface IOrder 
{ 
     void Excute(); 
}

/// <summary> 
/// 涼菜做法 
/// </summary> 
class LiangCaiChuShi 
{ 
     public void MakeCook() 
     { 
         Console.WriteLine("涼菜~！！！"); 
     } 
} 
/// <summary> 
/// 涼菜訂單 
/// </summary> 
class LiangCaiOrder:IOrder 
{ 
     LiangCaiChuShi chushi=new LiangCaiChuShi(); 
     public void Excute() 
     { 
         chushi.MakeCook(); 
     } 
} 
/// <summary> 
/// 熱菜做法 
/// </summary> 
class ReCaiChuShi 
{ 
     public void Cook() 
     { 
         Console.WriteLine("熱菜！！"); 
     } 
}

/// <summary> 
/// 熱菜訂單 
/// </summary> 
class ReCaiOrder : IOrder 
{ 
     ReCaiChuShi chushi=new ReCaiChuShi(); 
     public void Excute() 
     { 
         chushi.Cook(); 
     } 
} 
class MM 
{ 
     IOrder order; 
     public void SetOrder(IOrder order) 
     { 
         this.order = order; 
     } 
     public void OnOrder() 
     { 
         order.Excute(); 
     } 
} 

上面的例子中，廚師的做法有可能不同，就像我們遙控器的開關一樣，電器的開關方法不一定相同。如果要執行，只需要把這個方法包在命令的激發方法中，然后去調用具體的方法就可以了。

盡管上面的例子有些牽強，但是還是模擬了命令的過程，為我們遙控器的設計提供了思路。

2.4解決問題

回到我們的遙控器問題上面來,我們可以先定義好我們的風扇，白熾燈，熱水器。然后定義其分別的開關命令，每個命令都有自己對應的電器引用，而且會在命令的Excute中包裝電器的開或者關，最后需要把命令安裝到遙控器上面，在遙控器上每個按鈕都對應有自己的激發方法，其代碼如下：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace RemoteControl
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //家中的電器
            Fan fan=new Fan();
            Light light=new Light();
            Heater heater=new Heater();

            //電器分別對應的命令
            FanOffCommand fanOffCommand=new FanOffCommand(fan);
            FanOnCommand fanOnCommand=new FanOnCommand(fan);
            LightOnCommand lightOnCommand=new LightOnCommand(light);
            LightOffCommand lightOffCommand=new LightOffCommand(light);
            HeaterOnCommand heaterOnCommand=new HeaterOnCommand(heater);
            HeaterOffCommand heaterOffCommand=new HeaterOffCommand(heater);
            RemoteControl remoteControl = new RemoteControl();

            //設置遙控器
            remoteControl.SetCommand(0, fanOnCommand, fanOffCommand);
            remoteControl.SetCommand(1, lightOnCommand, lightOffCommand);
            remoteControl.SetCommand(2, heaterOnCommand, heaterOffCommand);
            //分別測試遙控器的命令
            remoteControl.OnButtonWasPress(1);
            remoteControl.OffButtonWasPress(1);
            remoteControl.OnButtonWasPress(0);
            remoteControl.OffButtonWasPress(0);
            Console.ReadKey();
        }
    }

    /// <summary>
    /// 風扇類
    /// </summary>
   public class Fan
    {
        public void FanOn()
        {
            Console.WriteLine("風扇開了");
        }
        public void FanOff()
        {
            Console.WriteLine("風扇關了");
        }
    }
    /// <summary>
    /// 燈類
    /// </summary>
   public class Light
   {
       public void LightOn()
       {
           Console.WriteLine("燈亮了");
       }
       public void LightOff()
       {
           Console.WriteLine("燈滅了");
       }
   }
    /// <summary>
    /// 熱水器類
    /// </summary>
   public class Heater
   {
       public void HeaterOn()
       {
           Console.WriteLine("加熱中");
       }
       public void HeaterOff()
       {
           Console.WriteLine("停止加熱");
       }
   }

    /// <summary>
    /// 命令接口
    /// </summary>
   public interface ICommand
   {
       void Excute();
   }

   public class FanOnCommand : ICommand
   {
       Fan fan;
       public FanOnCommand(Fan fan)
       {
           this.fan = fan;
       }
        public void Excute()
        {
            this.fan.FanOn();
        }
    }

   public class FanOffCommand : ICommand
   {
       Fan fan;
       public FanOffCommand(Fan fan)
       {
           this.fan = fan;
       }
        public void Excute()
        {
            this.fan.FanOff();
        }
   }

   public class LightOnCommand : ICommand
   {
       Light light;
       public LightOnCommand(Light light)
       {
           this.light = light; 
       }
       public void Excute()
       {
           light.LightOn();
       }

   }

   public class LightOffCommand : ICommand
   {
       Light light;
       public LightOffCommand(Light light)
       {
           this.light = light;
       }
       public void Excute()
       {
           this.light.LightOff();
       }
   }

   public class HeaterOnCommand : ICommand
   {
       Heater heater;
       public HeaterOnCommand(Heater heater)
       {
           this.heater = heater;
       }
       public void Excute()
       {
           this.heater.HeaterOn();
       }
   }

   public class HeaterOffCommand : ICommand
   { 
       Heater heater;
       public HeaterOffCommand(Heater heater)
       {
           this.heater = heater;
       }
       public void Excute()
       {
           this.heater.HeaterOff();
       }
   }

   public class NoCommand : ICommand
   {
       public void Excute()
       { }
   }

   public class RemoteControl
   {
      private ICommand[] onCommands;
      private ICommand[] offCommands;
      public RemoteControl()
      {
         ICommand noCommand=new NoCommand();
          onCommands = new ICommand[4];
          offCommands = new ICommand[4];
          for (int i = 0; i < 4; i++)
          {
              onCommands[i] = noCommand;
              offCommands[i] = noCommand;
          }
      }

      public void SetCommand(int slot, ICommand onCommand, ICommand offCommand)
      {
          onCommands[slot] = onCommand;
          offCommands[slot] = offCommand;
      }
      public void OnButtonWasPress(int slot)
      {
          onCommands[slot].Excute();
      }
      public void OffButtonWasPress(int slot)
      {
          offCommands[slot].Excute();
      }
     
   }
}
    

這樣基本上就實現了我們的現有的三種電器的遙控。需要注意的是，在開始初始化遙控器時，對每個命令初始化成了NoCommand，也就是什么都不執行。在命令的初始化經常使用，同時這也解決了我們的在擴展前什么都不做的難題。看了風扇，白熾燈，熱水器的遙控實現，進一步的擴展任何的電器，相信都不是什么難事。但是還有個功能沒有實現，就是撤銷到上一步的操作，接下來我們就來實現撤銷操作。

2.5問題的補充說明

撤銷操作就想我們遙控中的返回一樣。基本上就是燈亮着，突然按了一下關燈，然后再按一下返回鍵，燈就亮了。其他的電器同樣的道理。下面先看一下燈的撤銷原理，命令除了執行外還有一個撤銷，所以我們需要先都命令的接口添加一個方法。

/// <summary>
/// 命令接口
/// </summary>
public interface ICommand
{
    void Excute();
    void Undo();
}

對於開燈需要做的修改如下：

public class LightOnCommand : ICommand
   {
       Light light;
       public LightOnCommand(Light light)
       {
           this.light = light;
       }
       public void Excute()
       {
           light.LightOn();
       }
       /// <summary>
       /// 調用命令的反命令
       /// </summary>
       public void Undo()
       {
           light.LightOff();
       }
   }

其他命令同理，代碼會在源碼中一並給出。也就是每個命令都有自己的反命令，在Undo方法里面也就是調用反命令的Excute方法。每當按下一個按鈕時，就去記錄其命令的名稱，如果按撤銷的話，就執行命名的Undo方法。下面給出主要代碼：

public void OnButtonWasPressed(int slot)
   {
       onCommands[slot].Excute();
       backCommand=onCommands[slot];
   }
   public void OffButtonWasPressed(int slot)
   {
       offCommands[slot].Excute();
       backCommand = offCommands[slot];
   }
   public void BackButtonWasPressed()
   {
       backCommand.Undo();
   }

以上是對遙控器對命令的撤銷，需要注意兩點1、通過記住命令執行之前的狀態，然后去恢復到原來的狀態。2、在每次執行之后要記住執行的那個命令。也即記住命令和記住狀態。

除了一次執行一個命令和撤銷一個命令，當然還可以一次執行多個命令。下面給出主要代碼：

public class MutlipleCommand : ICommand
   {
       ICommand[] commands;
       ICommand[] backCommands;
       public MutlipleCommand(ICommand[] commands)
       {
           this.commands = commands;
           backCommands = new ICommand[commands.Length];
       }

       public void Excute()
       {
           for (int i = 0; i < commands.Length; i++)
            {
              commands[i].Excute();
              backCommands[i] = commands[i];
            }
          
       }

       public void Undo()
       {
           for (int i = 0; i < commands.Length; i++)
           {
               backCommands[i].Undo();
           }
       }
   }

三、命令模式類圖

四、總結

命令模式主要通過中介Command實現了發出命令者和命令的執行者，也即Invoke類和Receiver的松耦合。本文先給出了命令模式的定義，通過吃飯的例子給出了使用命令模式實現遙控器設計思路，最后還提到了撤銷命令和一個命令實現多個命令的做法。

源碼