COMMAND 命令模式 --对象行为型模式

1、意图

        将一个请求封装为一个对象，从而使你可用不同的请求对客户进行参数化；对请求排队或记录请求日志，以及支持可撤销的操作。

2、别名

        动作（Action）模式    事务（Transaction）模式

3、动机

        有时必须向某对象提交请求，但并不知道关于被请求的操作或请求的接受者的任何信息。例如，用户界面工具箱包括按钮和菜单这样的对象，他们执行请求响应用户输入。但工具箱不能显式地在按钮或菜单中实现该请求，因为只有使用工具箱的应用知道该由哪个对象做哪个操作。而工具箱的设计者无法知道请求的接受者或执行的操作。

        命令模式通过将请求本身变成一个对象来使工具箱对象可向未指定的应用对象提出请求。这个对象可被存储并像其他的对象一样被传递。这一模式的关键是一个抽象的Command类，它定义了一个执行操作的接口。其最简单的形式是一个抽象的Exccute操作。具体的Command子类将接受者作为其一个实例变量，并实现Execute操作，指定接受者采取的动作。而接收者有执行该请求所需的具体信息。

        用Command对象可很容易的实现菜单（Menu），每一菜单中的选项都是一个菜单项（MenuItem）类的实例。一个Application类穿件这些菜单和它们的菜单项以及其余的用户界面。该Application类还跟踪用户已打开的Document对象。

        该应用为每一个菜单项配置一个具体的Comman子类的实例。当用户选择了一个菜单项时，该MenuItem对象调用它的Command对象的Execute方法，而Execute执行相应操作。MenuItem对象并不知道它们使用的是Command的哪一个子类。Command子类里存放着请求的接收者，而Execute操作将调用该接收者的一个或多个操作。

        例如，PasteCommand支持从剪贴板向一个文档（Document）粘贴正文。PasteCommand的接收者是一个文档对象，该对象是实例化时提供的。Execute操作将调用该Document的Paste操作。

        而OpenCommand的Execute操作却有所不同：它提示用户输入一个文档名，创建一个相应的文档对象，将其入作为接收者的应用对象中，并打开该文档。

        有时一个MenuItem需要执行一系列命令。例如，使一个页面按正常大小居中的MenuItem可由一个CenterDocumentCommand对象和一个NormalSizeCommand对象构建。因为这种需将多条命令串接起来的情况很常见，我们定义一个MacroCommand类来让一个MenuItem执行任意数目的命令。MacroCommand是一个具体的Command子类，它执行一个命令序列。MacroCommand没有明确的接收者，而序列中的命令各自定义其接收者。

       请注意这些例子中Command模式是怎样解耦调用操作的对象和具有执行该操作所需信息的那个对象的。这使我们在设计用户界面时拥有很大的灵活性。一个应用如果想让一个菜单与一个按钮代表同一项功能，只需让他们共享相应具体Command子类的同一个实例即可。我们还可以动态地替换Command对象，者可用于实现上下文有关的菜单。我们也可通过将几个命令组成更大的命令的形式来支持命令脚本（command scripting）。所有这些之所以成为可能乃是因为提交一个请求的对象仅需知道如何提交它，而不需要知道该请求将会被如何执行。

4、适用性

        当你有如下需求时，可使用Command模式：

        · 像上面讨论的MenuItem对象那样，抽象出待执行的动作以参数化某对象。你可用过程语言中的回调函数表达这种参数化机制。所谓回调函数是指函数先在某处注册，而它将在售后某个需要的时候被调用。Command模式是回调机制的一个面向对象的替代品。

        · 在不同的时刻指定、排列和执行请求。一个Command对象可以有一个与初始请求无关的生存期。如果一个请求的接收者可用一种与地址空间无关的方式表达，那么就可将负责该请求的命令对象传送给另一个不同的进程并在那儿实现该请求。

        · 支持取消操作。Command的Execute操作可在实施操作前将状态存储起来，在取消操作时这个状态用来消除该操作的影响。Command接口必须添加一个Unexecute操作，该操作取消上一次Execute调用的效果。执行的命令被存储在一个历史列表中。可通过向后和向前遍历这一列表并分别调用Unexecute和Execute来实现重数不限的“取消”和“重做”。

        · 支持修改日志，这样当系统崩溃时，这些修改可以被重做一遍。在Command接口中添加装在操作和存储操作，可以用来保持变动的一个一致的修改日志。从崩溃中回复的过程包括从磁盘中重新读入记录下来的命令并用Execute操作重新执行它们。

        · 用构建在原语操作上的高层操作构造一个系统。这样一种结构在支持事务（transaction）的信息系统中很常见。一个事务封装了对数据的一组变动。Command模式提供了对事务进行建模的方法。Command有一个公共的接口，使得你可以用同一种方式调用所有的事务。同时使用该模式也易于添加新事务以扩展系统。

5、结构

6、参与者

        · Command

          --声明执行操作的接口。

        · ConcreteCommand（PasteCommand，OpenCommand）

          -- 将一个接收者对象绑定于一个动作。

          -- 调用接收者相应的操作，以实现Execute。

        · Client（Application）

          -- 创建一个具体命令对象并设定它的接收者。

        · Invoker（MenuItem）

          -- 要求该命令执行这个请求。

        · Receiver（Document，Application）

          -- 知道如何实施与执行一个请求相关的操作。任何类都可能作为一个接收者。

7、协作

        · Client创建一个ConcreteCommand对象并指定它的Receiver对象。

        · 某Invoker对象存储该ConcreteCommand对象。

        · 该Invoker通过调用Command对象的Execute操作来提交一个请求。若该命令是可撤销的，ConcreteCommand就在执行Execute操作之前存储当前状态以用于取消该命令。

        · ConcreteCommand对象调用它的Receiver的一些操作以执行该请求。    

 

        上图展示了这些对象之间的交互。它说明了Command是如何将调用者和接收者（以及它执行的请求）解耦的。

8、效果

        Command模式有以下效果：

        1）Command模式将调用操作的对象与知道如何实现该操作的对象解耦。

        2）Command是头等的对象。它们可像其他的对象一样被操纵和扩展。

        3）你可将多个命令装配成一个复合命令。例如是前面描述的MacroCommand类。一般说来，复合命令是Composite模式的一个实例。

        4）增加新的Command很容易，因为这无需改变已有的类。

9、实现

        实现Command模式时须考虑以下问题：

        1）一个命令对象应达到何种智能程度    命令对象的能力可大可小。一个极端是它仅确定一个接收者和执行该请求的动作。另一个极端是它自己实现所有的功能，根本不需要额外的接收者对象。当需要定义与已有的类无关的命令，当没有合适的接收者，或当一个命令隐式的知道它的接收者时，可以使用后一极端方式。例如，创建另一个应用窗口的命令对象本身可能和任何其他的对象一样有能力创建该窗口。在这两个极端间的情况是命令对象有足够的信息可以动态的找到他们的接收者。

        2）支持取消（undo）和重做（redo）    如果Command提供方法逆转（reverse）它们操作的执行（例如Unexecute或Undo操作），就可以支持取消和重做功能。为达到这个目的，ConcreteCommand类可能需要存储额外的状态信息。这个状态包括：

          · 接收者对象，它真正执行处理该请求的各操作。

          · 接收者上执行操作的参数。

          · 如果处理请求的操作会改变接收者对象中的某些值，那么这些值也必须先存储起来。接收者还必须提供一些操作，以使该命令可将接收者恢复到它先前的状态。

        若应用只支持一次取消操作，那么只需存储最近一次被执行的命令。而若要支持多级的取消和重做，就需要有一个已被执行命令的历史表列（history list），该表列的最大长度决定了取消和重做的级数。历史表列存储了已被执行的命令序列。向后遍历该表列并逆向执行（reverse-executing）命令是取消他们的结果；向前遍历并执行命令是重执行它们。

        有时可能不得不将一个可撤销的命令在它可以被放入历史列表中之前先拷贝下来。这是因为执行原来的请求的命令对象将在稍后执行其他的请求。如果命令的状态在各次调用之间会发生变化，那就必须进行拷贝以区分相同命令的不同调用。

         例如，一个删除选定对象的删除命令（DelteCommand）在它每次被执行时，必须存储不同的对象集合。因此该删除命令对象在执行后必须被拷贝，并且将该拷贝放入历史表列中。如果该命令的状态在执行时从不改变，则不需要拷贝，而仅需将一个对该命令的引用放入历史表列中。在放入历史表列中之前必须被拷贝的哪些Command起着原型的作用。

        3）避免取消操作过程中的错误积累     在实现一个可靠的、能保持原先语义的取消/重做机制时，可能会遇到之后影响问题。犹豫命令重复的执行、取消执行，和重执行的过程可能会积累错误，以至一个应用的状态最终偏离初始值。这就有必要在Command中存入更多的信息以保证这些对象可被精确地复原成它们的初始状态。这里可使用Memento模式来让该Command访问这些信息而不暴露其他对象的内部信息。

        4）使用C++模板    对（1）不能被取消（2）不需要参数的命令，我们可使用C++模板来实现，这样可以避免为每一种动作和接收者都创建一个Command子类。我们将在代码示例一节说明这种做法。

10、代码示例

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