简介
命令模式是一种行为设计模式，它允许将请求或操作封装为单独的对象。这些请求可以被参数化，队列化，记录日志，以及支持撤销操作。
以下是命令模式的几个关键角色：
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命令(Command)：抽象命令接口，定义了执行命令的方法，通常包含一个
execute()方法。 -
具体命令(Concrete Command)：实现了命令接口的具体类，负责调用接收者执行实际的操作。
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接收者(Receiver)：执行实际操作的对象。
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调用者(Invoker)：负责调用命令对象执行请求的对象。它不直接执行具体的操作，而是通过将请求委托给命令对象来执行。
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客户端(Client)：创建具体命令对象并设置其接收者，然后将这些命令对象传递给调用者
案例
一个实际应用命令模式的例子是一个文本编辑器程序。在这个编辑器中，用户执行各种操作，比如插入文本、删除文本、撤销操作等。命令模式可以用来管理这些用户操作，使得它们可以轻松地被撤销、重做，同时也能灵活地扩展新的操作。
以下是使用 C# 实现的文本编辑器示例，其中使用了命令模式：
using System;
using System.Collections.Generic;
// Command Interface
public interface ICommand
{
void Execute();
void Undo();
}
// Concrete Command: Insert Text
public class InsertTextCommand : ICommand
{
private readonly Document _document;
private readonly string _text;
private readonly int _position;
public InsertTextCommand(Document document, string text, int position)
{
_document = document;
_text = text;
_position = position;
}
public void Execute()
{
_document.InsertText(_text, _position);
}
public void Undo()
{
_document.DeleteText(_position, _text.Length);
}
}
// Concrete Command: Delete Text
public class DeleteTextCommand : ICommand
{
private readonly Document _document;
private readonly int _position;
private readonly int _length;
private string _deletedText;
public DeleteTextCommand(Document document, int position, int length)
{
_document = document;
_position = position;
_length = length;
}
public void Execute()
{
_deletedText = _document.GetText(_position, _length);
_document.DeleteText(_position, _length);
}
public void Undo()
{
_document.InsertText(_deletedText, _position);
}
}
// Receiver: Document
public class Document
{
private string _content = "";
public void InsertText(string text, int position)
{
_content = _content.Insert(position, text);
}
public void DeleteText(int position, int length)
{
_content = _content.Remove(position, length);
}
public string GetText(int position, int length)
{
return _content.Substring(position, length);
}
public string Content => _content;
}
// Invoker: TextEditor
public class TextEditor
{
private readonly List<ICommand> _commands = new List<ICommand>();
private readonly Stack<ICommand> _undoStack = new Stack<ICommand>();
public void ExecuteCommand(ICommand command)
{
command.Execute();
_commands.Add(command);
}
public void UndoLastCommand()
{
if (_commands.Count > 0)
{
var lastCommand = _commands[_commands.Count - 1];
lastCommand.Undo();
_undoStack.Push(lastCommand);
_commands.RemoveAt(_commands.Count - 1);
}
}
public void RedoLastUndo()
{
if (_undoStack.Count > 0)
{
var lastUndo = _undoStack.Pop();
lastUndo.Execute();
_commands.Add(lastUndo);
}
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Document document = new Document();
TextEditor editor = new TextEditor();
ICommand insertCommand1 = new InsertTextCommand(document, "Hello ", 0);
editor.ExecuteCommand(insertCommand1);
ICommand insertCommand2 = new InsertTextCommand(document, "world", "Hello ".Length);
editor.ExecuteCommand(insertCommand2);
ICommand deleteCommand = new DeleteTextCommand(document, 6, 1);
editor.ExecuteCommand(deleteCommand);
Console.WriteLine("Document content: " + document.Content); // Output: Hello word
editor.UndoLastCommand();
Console.WriteLine("Document content after undo: " + document.Content); // Output: Hello world
editor.RedoLastUndo();
Console.WriteLine("Document content after redo: " + document.Content); // Output: Hello word
}
}
在这个文本编辑器示例中，用户可以插入文本、删除文本，并支持撤销和重做操作。命令模式使得每个操作都被封装成一个命令对象，这样可以轻松地进行撤销和重做，同时也有助于扩展新的编辑操作。
其他案例
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Windows Presentation Foundation (WPF)：WPF 中的命令机制允许将用户界面元素的操作封装成命令对象。例如，
RoutedCommand和ICommand接口提供了一种将用户交互操作与实际执行操作的逻辑分离的方式。 -
Entity Framework：在 Entity Framework 中，
DbCommand和DbTransaction类可以被视为命令对象，它们表示对数据库执行的具体命令或事务操作。 -
.NET 命令行工具：在一些.NET命令行工具中，命令模式常用于处理不同的命令行操作。每个命令行操作可以被封装成一个命令对象，并由命令执行器负责执行。
优点
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解耦: 命令模式将调用操作的对象与知道如何执行该操作的对象解耦。调用者不需要知道接收者的具体实现，只需知道如何调用命令即可。
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可扩展性: 可以很容易地添加新的命令类，而无需修改现有的调用者和接收者。
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支持撤销和重做操作: 命令对象可以保存执行操作所需的状态，从而可以轻松地实现撤销和重做操作。
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灵活性: 可以将命令对象作为参数传递、存储、序列化等，从而实现各种复杂的命令组合和操作。
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日志记录与错误处理: 可以通过命令模式轻松地记录操作历史，实现日志记录和错误处理，例如在发生错误时回滚操作。
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命令队列: 可以将命令对象存储在队列中，从而实现命令的延迟执行、异步执行等。
缺点
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类膨胀: 每个具体命令都需要一个单独的类，可能导致类的数量增加，增加系统的复杂性。
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增加系统复杂性: 在简单情况下，引入命令模式可能会增加代码的复杂性，使得代码更难理解和维护。
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不适合所有情况: 对于简单的操作，引入命令模式可能会显得过于繁琐，不值得使用。
总的来说，命令模式是一种非常有用的设计模式，特别是在需要实现撤销、重做、日志记录等功能时。但在某些情况下，可能会由于增加了额外的复杂性而不适合使用。因此，在使用时需要权衡利弊，根据具体情况来决定是否使用命令模式。
适用场景
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撤销和重做操作: 当需要实现撤销和重做功能时，命令模式是一种非常合适的选择。通过将每个操作封装成命令对象，并在需要时保存状态以支持撤销和重做，可以轻松地实现这些功能。
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菜单和工具栏: 在用户界面中，当需要实现菜单项、工具栏按钮等与具体操作相关联时，可以使用命令模式。每个菜单项或按钮可以关联一个命令对象，用户点击时执行相应的操作。
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分布式系统: 在分布式系统中，命令模式可以用于将请求封装成独立的对象，从而支持远程调用、消息传递等功能。
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批处理系统: 在批处理系统中，命令模式可以用于将一系列操作封装成命令对象，并按照一定的顺序执行这些命令，从而实现批处理功能。