03.如何实现一个遥控器-命令模式
原文地址：03.命令模式
01.策略模式-上篇
02.单件模式
03.命令模式
本篇所有示例程序下载：
【设计模式】03.命令模式_博客园jackson0714.zip
命令模式：将请求封装成对象，这可以让你使用不同的请求，这可以让你使用不同的请求、队列，或者日志请求来参数化其他对象。命令模式也可以支持撤销操作。当需要将发出请求的对象和执行请求的对象解耦的时候，使用命令模式。
在本章，我们将把封装带到一个全新的境界：把方法调用（method invocation） 封装起来。没错，通过封装方法调用，我们可以把运算块包装成形。所以调用此运算的对象不需要关心事情是如何进行的，只要知道如何使用包装成形的方法来完成它就可以。通过封装调用方法调用，也可以做一些很聪明的事情，例如记录日志，或者重复使用这些封装来实现撤销（undo）
实例分析：
让硬件解脱，让我们看看遥控器
有七个插槽需要编程，可以在每个插槽放上不同的装置，然后用按钮控制它。
这七个插槽具备各自的“开”与“关”按钮。
一、简单遥控器
1.实现电灯类
using System; namespace Command { public class Light { public void On() { Console.WriteLine("Light is On"); } public void Off() { Console.WriteLine("Light is Off"); } } }
2.实现命令接口
namespace Command { public interface ICommand { public void execute(); } }
3.实现一个打开电灯的命令
namespace Command { public class LightOnCommand : ICommand { private Light _light = null; public LightOnCommand(Light light) { this._light = light; } public void execute() { _light.On(); } } }
4.假设我们只有一个遥控器，它只有一个按钮和对应的插槽，可以控制一个装置：
namespace Command { public class SimpleRemoteControl { private ICommand _slot; public SimpleRemoteControl() { } public void SetCommand(ICommand command) { _slot = command; } public void ButtonWasPressed() { _slot.execute(); } } }
5.测试上面的简单遥控器，控制电灯的打开
using System; namespace Command { class Program { static void Main(string[] args) { SimpleRemoteControl remote = new SimpleRemoteControl(); Light light = new Light(); LightOnCommand lightOn = new LightOnCommand(light); remote.SetCommand(lightOn); remote.ButtonWasPressed(); Console.ReadKey(); } } }
6.实现仓库门类。
using System; namespace Command { public class GarageDoor { public void Up() { Console.WriteLine("Garage door is Open"); } public void Close() { Console.WriteLine("Garage door is Close"); } public void Stop() { Console.WriteLine("Garage door is Stop"); } public void LightOn() { Console.WriteLine("Garage door light is On"); } public void LightOff() { Console.WriteLine("Garage door light is Off"); } } }
7.实现打开仓库门的类
namespace Command { class GarageDoorOpenCommand:ICommand { private GarageDoor _garageDoor = null; public GarageDoorOpenCommand(GarageDoor garageDoor) { _garageDoor = garageDoor; } public void Execute() { _garageDoor.Up(); } } }
8.测试打开电灯和打开仓库门的遥控器
using System; namespace Command { class Program { static void Main(string[] args) { SimpleRemoteControl remote = new SimpleRemoteControl(); Light light = new Light(); LightOnCommand lightOn = new LightOnCommand(light); GarageDoor garageDoor = new GarageDoor(); GarageDoorOpenCommand garageDoorOpen = new GarageDoorOpenCommand(garageDoor); remote.SetCommand(lightOn); remote.ButtonWasPressed(); remote.SetCommand(garageDoorOpen); remote.ButtonWasPressed(); Console.ReadKey(); } } }
测试结果：
二、复杂遥控器
1.实现遥控器
using System.Text; namespace Command { class RemoteControl { ICommand[] onCommands; ICommand[] offCommands; public RemoteControl() { onCommands = new ICommand[7]; offCommands = new ICommand[7]; ICommand noCommand = new NoCommand(); for (int i = 0; i < 7; i++) { onCommands[i] = noCommand; offCommands[i] = noCommand; } } public void SetCommand(int slot, ICommand onCommand, ICommand offCommand) { onCommands[slot] = onCommand; offCommands[slot] = offCommand; } public void OnButtonWasPushed(int slot) { onCommands[slot].Execute(); } public void OffButtonWasPushed(int slot) { offCommands[slot].Execute(); } public string ToString() { StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder(); stringBuilder.Append("\n-----Remote Control-----\n"); for (int i = 0; i < onCommands.Length; i++) { stringBuilder.Append("\r\n[slot " + i + "]"); stringBuilder.Append(onCommands[i].GetType()); stringBuilder.Append(" "); stringBuilder.Append(offCommands[i].GetType()); } return stringBuilder.ToString(); } } }
2.实现NoCommand类
namespace Command { class NoCommand:ICommand { public void Execute() { } } }
3.实现命令
(1)实现关闭电灯命令
namespace Command { public class LightOffCommand : ICommand { private Light _light = null; public LightOffCommand(Light light) { this._light = light; } public void Execute() { _light.Off(); } } }
(2)实现关闭仓库门命令
namespace Command { class GarageDoorDownCommand:ICommand { private GarageDoor _garageDoor = null; public GarageDoorDownCommand(GarageDoor garageDoor) { _garageDoor = garageDoor; } public void Execute() { _garageDoor.Down(); } } }
4.测试复杂遥控器
//02.复杂控制器-------------------------------------- Console.WriteLine("\n-----02.复杂控制器-----\n"); RemoteControl remoteControl = new RemoteControl(); remoteControl.SetCommand(0, lightOn, lightOff); remoteControl.SetCommand(1, garageDoorOpen, garageDoorDown); Console.WriteLine(remoteControl.ToString()); remoteControl.OnButtonWasPushed(0); remoteControl.OffButtonWasPushed(0); remoteControl.OnButtonWasPushed(1); remoteControl.OffButtonWasPushed(1);
测试结果：
三、实现Undo功能
1.当命令支持撤销时，该命令就必须提供和Execute()方法相反的Undo()方法。
不管Execute()刚才做什么，Undo()都会倒转过来。这么一来，在各个命令中加入Undo之前，我们必须先在Command接口中加入Undo()方法：
namespace Command { public interface ICommand { void Execute(); void Undo(); } }
2.我们从LightOnCommand开始下手
如果LightOnCommand的Execute()方法被调用，那么最后调用的是On()方法。我们知道Undo()需要调用Off()方法进行相反的动作。
namespace Command { public class LightOnCommand : ICommand { private Light _light = null; public LightOnCommand(Light light) { this._light = light; } public void Execute() { _light.On(); } public void Undo() { _light.Off(); } } }
3.要加上对撤销按钮的莪支持，我们必须对遥控器类做一些小修改。
加入一个新的实例变量，用来追踪最后被调用的命令，然后，不管何时撤销按钮被按下，我们都可以取出这个命令并调用它的Undo()方法。
using System.Text; namespace Command { class RemoteControlWithUndo { ICommand[] onCommands; ICommand[] offCommands; ICommand undoCommand; public RemoteControlWithUndo() { onCommands = new ICommand[7]; offCommands = new ICommand[7]; ICommand noCommand = new NoCommand(); for (int i = 0; i < 7; i++) { onCommands[i] = noCommand; offCommands[i] = noCommand; } undoCommand = noCommand; } public void SetCommand(int slot, ICommand onCommand, ICommand offCommand) { onCommands[slot] = onCommand; offCommands[slot] = offCommand; } public void OnButtonWasPushed(int slot) { onCommands[slot].Execute(); undoCommand = onCommands[slot]; } public void OffButtonWasPushed(int slot) { offCommands[slot].Execute(); undoCommand = offCommands[slot]; } public void UndoButtonWasPushed() { undoCommand.Undo(); } public string ToString() { StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder(); stringBuilder.Append("\n-----Remote Control With Undo-----\n"); for (int i = 0; i < onCommands.Length; i++) { stringBuilder.Append("\r\n[slot " + i + "]"); stringBuilder.Append(onCommands[i].GetType()); stringBuilder.Append(" "); stringBuilder.Append(offCommands[i].GetType()); } return stringBuilder.ToString(); } } }
4.测试具有撤销功能的复杂控制器
//03.复杂控制器，撤销功能--------------------------------------
Console.WriteLine("\n-----03.复杂控制器，撤销功能-----\n");
RemoteControlWithUndo remoteControlWithUndo = new RemoteControlWithUndo();
remoteControlWithUndo.SetCommand(0, lightOn, lightOff);
remoteControlWithUndo.OnButtonWasPushed(0);
remoteControlWithUndo.OffButtonWasPushed(0);
Console.WriteLine(remoteControlWithUndo.ToString());
remoteControlWithUndo.UndoButtonWasPushed();
remoteControlWithUndo.OffButtonWasPushed(0);
remoteControlWithUndo.OnButtonWasPushed(0);
Console.WriteLine(remoteControlWithUndo.ToString());
remoteControlWithUndo.UndoButtonWasPushed();
测试结果：
四、复杂撤销
1.使用状态实现撤销
实现电灯的撤销是有意义的，但也实在是太容易了。通常，想要实现撤销的功能，需要记录一些状态，让我们试一个更有趣的例子，比方说厂商类中的天花板上的吊扇。吊扇允许有多种转动速度，当然也允许被关闭。
吊扇的源代码如下：
namespace Command.Model { class CeilingFan { public static readonly int HighSpeed = 3; public static readonly int MediumSpeed = 2; public static readonly int LowSpeed = 1; public static readonly int OffSpeed = 0; private string _location; private int _speed; public CeilingFan(string location) { _location = location; _speed = OffSpeed; } public void SetHighSpeed() { _speed = HighSpeed; } public void SetMediumSpeed() { _speed = MediumSpeed; } public void SetLowSpeed() { _speed = LowSpeed; } public void SetOffSpeed() { _speed = OffSpeed; } public int GetSpeed() { return _speed; } } }
2.加入撤销到吊扇的命令类
现在就让我们把撤销加入到天花板吊扇的诸多命令中。这么做，需要追踪吊扇的最后设置速度，如果undo()方法被调用了，就要恢复成之前吊扇的速度的设置值。
下面是CeilingFanHighCommand的代码：
namespace Command { class CeilingFanHighCommand : ICommand { private CeilingFan _ceilingFan; private int _prevSpeed; public CeilingFanHighCommand(CeilingFan ceilingFan) { _ceilingFan = ceilingFan; } public void Execute() { _prevSpeed = _ceilingFan.GetSpeed();//在改变吊扇速度之前，需要先将它之前的状态记录起来，以便需要撤销时使用。 _ceilingFan.SetHighSpeed(); } public void Undo() { if (_prevSpeed == CeilingFan.HighSpeed) { _ceilingFan.SetHighSpeed(); } else if (_prevSpeed == CeilingFan.MediumSpeed) { _ceilingFan.SetMediumSpeed(); } if (_prevSpeed == CeilingFan.LowSpeed) { _ceilingFan.SetLowSpeed(); } if (_prevSpeed == CeilingFan.OffSpeed) { _ceilingFan.SetOffSpeed(); } } } }
下面是CeilingFanMediumCommand的代码：
namespace Command { class CeilingFanMediumCommand : ICommand { private CeilingFan _ceilingFan; private int _prevSpeed; public CeilingFanMediumCommand(CeilingFan ceilingFan) { _ceilingFan = ceilingFan; } public void Execute() { _prevSpeed = _ceilingFan.GetSpeed();//在改变吊扇速度之前，需要先将它之前的状态记录起来，以便需要撤销时使用。 _ceilingFan.SetMediumSpeed(); } public void Undo() { if (_prevSpeed == CeilingFan.HighSpeed) { _ceilingFan.SetHighSpeed(); } else if (_prevSpeed == CeilingFan.MediumSpeed) { _ceilingFan.SetMediumSpeed(); } if (_prevSpeed == CeilingFan.LowSpeed) { _ceilingFan.SetLowSpeed(); } if (_prevSpeed == CeilingFan.OffSpeed) { _ceilingFan.SetOffSpeed(); } } } }
3.测试天花板吊扇
把第0号插槽的开启按钮设置为中苏，把第一号插槽的开启按钮设置为高度，而两个对应的关闭按钮，都是关闭吊扇的命令。
测试脚本如下：
//04.复杂撤销功能-天花板吊扇 Console.WriteLine("\n-----04.复杂撤销功能-天花板吊扇-----\n"); remoteControlWithUndo = new RemoteControlWithUndo(); CeilingFan ceilingFan = new CeilingFan("Living Room"); CeilingFanHighCommand ceilingFanHighCommand = new CeilingFanHighCommand(ceilingFan); CeilingFanMediumCommand ceilingFanMediumCommand = new CeilingFanMediumCommand(ceilingFan); CeilingFanOffCommand ceilingFanOffCommand = new CeilingFanOffCommand(ceilingFan); remoteControlWithUndo.SetCommand(0,ceilingFanHighCommand,ceilingFanOffCommand);//0号插槽的On键设置为高速，Off键设置为关闭 remoteControlWithUndo.SetCommand(1,ceilingFanMediumCommand,ceilingFanOffCommand);//1号插槽的On键设置为中速，Off键设置为关闭 remoteControlWithUndo.OnButtonWasPushed(0);//首先以高速开启吊扇 remoteControlWithUndo.OffButtonWasPushed(0);//然后关闭 Console.WriteLine(remoteControlWithUndo.ToString()); remoteControlWithUndo.UndoButtonWasPushed();//撤销，回到中速 remoteControlWithUndo.OnButtonWasPushed(1);//开启中速 remoteControlWithUndo.OffButtonWasPushed(1);//关闭 Console.WriteLine(remoteControlWithUndo.ToString());//撤销，回到中速 remoteControlWithUndo.UndoButtonWasPushed();
测试结果：
五、每个遥控器都需具备“Party模式”！
如果拥有了一个遥控器，却无法光凭按下一个按钮，就同时能弄暗灯管，打开音响和电视，设置好DVD，并让热水器开始加温，那么要这个遥控器还有什么意义？
1.制造一个新的命令，用来执行其他一堆命令，而不只是执行一个命令。
namespace Command { class MacroCommand : ICommand { private ICommand[] _commands; public MacroCommand(ICommand[] commands) { _commands = commands; } public void Execute() { for (int i = 0; i < _commands.Length; i++) { _commands[i].Execute(); } } public void Undo() { for (int i = _commands.Length - 1; i >= 0; i--) { _commands[i].Undo(); } } } }
2.使用宏命令
ICommand[] partyOn = {lightOn, garageDoorOpen, ceilingFanHighCommand};//一个数组用来记录开启命令
ICommand[] partyOff = {lightOff, garageDoorDown, ceilingFanOffCommand};//另一个数组用来记录关闭命令
MacroCommand partyOnMacroCommand = new MacroCommand(partyOn);//创建对应的宏持有开启命令数组
MacroCommand partyOffMacroCommand = new MacroCommand(partyOff);//创建对应的宏持有关闭命令数组
remoteControlWithUndo.SetCommand(0,partyOnMacroCommand,partyOffMacroCommand);//将宏命令指定一个按钮
3.测试Party模式
//05.Party模式 Console.WriteLine("\n-----05.Party模式-----\n"); ICommand[] partyOn = {lightOn, garageDoorOpen, ceilingFanHighCommand};//一个数组用来记录开启命令 ICommand[] partyOff = {lightOff, garageDoorDown, ceilingFanOffCommand};//另一个数组用来记录关闭命令 MacroCommand partyOnMacroCommand = new MacroCommand(partyOn);//创建对应的宏持有开启命令数组 MacroCommand partyOffMacroCommand = new MacroCommand(partyOff);//创建对应的宏持有关闭命令数组 remoteControlWithUndo = new RemoteControlWithUndo(); remoteControlWithUndo.SetCommand(0,partyOnMacroCommand,partyOffMacroCommand);//将宏命令指定一个按钮 Console.WriteLine(remoteControlWithUndo); Console.WriteLine("----Pushing Macro On----"); remoteControlWithUndo.OnButtonWasPushed(0); Console.WriteLine("----Pushing Macro Off----"); remoteControlWithUndo.OffButtonWasPushed(0); Console.WriteLine("----Pushing Macro Undo----"); remoteControlWithUndo.UndoButtonWasPushed();
测试结果：
六、问答
1.接收者一定有必要存在吗？为何命令对象不直接实现execute()方法的细节？
答：一般来说，我们尽量设计傻瓜命令对象，它只懂得调用一个接收者的一个行为。然后，有许多“聪明”命令对象会实现许多逻辑，直接完成一个请求。
当然你可以设计聪明的命令对象，只是这样一来，调用者和接收者之间的解耦程度是比不上“傻瓜”命令对象的，而且，你也不能够直接把接收者当作参数传递给命令。
2.我如何能够实现多层次的撤销操作？换句话说，我希望能够按下撤销按钮许多次，撤销到很早很早以前的状态。
答：好问题！其实这相当容易做到，不要只是记录最后一个被执行的命令，而使用一个堆栈记录操作过程的每一个命令。然后，不管什么时候按下了撤销按钮，你都可以从堆栈中去除最上层的命令，然后调用它的undo()方法。
3.我可以创建一个Party-Command,然后再它的execute()方法中调用其他的命令，利用这种做法实现Party模式吗？
答：你可以这么做。然而，这等于把Party模式硬编码到PartyCommand中。
七、命令模式的更多用途
1.队列请求
想象有一个工作队列：你在某一端添加命令，然后另一端则是线程。线程进行下面的动作：从队列中中取出一个命令，调用它的execute()方法，等待这个调用完成，然后将此命令对象对象丢弃，再取出下一个命令。
2.日志请求。
某些应用需要我们将所有的动作都记录在日志中，并能在系统司机之后，重新调用这些动作恢复到之前的状态。通过新增两个方法（Store()、Load()）
八、要点
1.命令模式将发出请求的对象和执行请求的对象解耦。
2.在被解耦的两者之间是通过命令对象进行沟通的。命令对象封装了接收者和一个或一组动作。
3.调用者通过调用命令对象的execute()发出请求，这会使得接收者的动作被调用。
4.调用者可以接受命令当作参数，甚至在运行时动态地进行。
5.命令可以支持撤销，做法是实现一个Undo()方法来回到Execute()被执行钱的状态。
6.宏命令是命令的一种简单的延伸，允许调用多个命令。宏方法也可以支持撤销。
7.实际操作时，很常见的使用“聪明”命令对象，也就是直接实现了请求，而不是将工作委托给接收者，这种实现方式并不能将请求的对象和执行请求的对象解耦。
7.命令也可以用来实现日志和事物系统。
参考文献：
《Head First设计模式》
