命令模式(Command)
1 场景问题
1.1 如何开机
估计有些朋友看到这个标题会非常奇怪,电脑装配好了,如何开机?不就是按下启动按钮就可以了吗?难道还有什么玄机不成。
对于使用电脑的客户——就是我们来说,开机确实很简单,按下启动按钮,然后耐心等待就可以了。但是当我们按下启动按钮过后呢?谁来处理?如何处理?都经历了怎样的过程,才让电脑真正的启动起来,供我们使用。
先一起来简单的认识一下电脑的启动过程,了解一下即可。
- 当我们按下启动按钮,电源开始向主板和其它设备供电
- 主板的系统BIOS(基本输入输出系统)开始加电后自检
- 主板的BIOS会依次去寻找显卡等其它设备的BIOS,并让它们自检或者初始化
- 开始检测CPU、内存、硬盘、光驱、串口、并口、软驱、即插即用设备等等
- BIOS更新ESCD(扩展系统配置数据),ESCD是BIOS和操作系统交换硬件配置数据的一种手段
- 等前面的事情都完成后,BIOS才按照用户的配置进行系统引导,进入操作系统里面,等到操作系统装载并初始化完毕,就出现我们熟悉的系统登录界面了。
1.2 与我何干
讲了一通电脑启动的过程,有些朋友会想,这与我何干呢?
没错,看起来这些硬件知识跟你没有什么大的关系,但是,如果现在提出一个要求:请你用软件把上面的过程表现出来,你该如何实现?
首先把上面的过程总结一下,主要就这么几个步骤:首先加载电源,然后是设备检查,再然后是装载系统,最后电脑就正常启动了。可是谁来完成这些过程?如何完成?
不能让使用电脑的客户——就是我们来做这些工作吧,真正完成这些工作的是主板,那么客户和主板如何发生联系呢?现实中,是用连接线把按钮连接到主板上的,这样当客户按下按钮的时候,就相当于发命令给主板,让主板去完成后续的工作。
另外,从客户的角度来看,开机就是按下按钮,不管什么样的主板都是一样的,也就是说,客户只管发出命令,谁接收命令,谁实现命令,如何实现,客户是不关心的。
1.3 有何问题
把上面的问题抽象描述一下:客户端只是想要发出命令或者请求,不关心请求的真正接收者是谁,也不关心具体如何实现,而且同一个请求的动作可以有不同的请求内容,当然具体的处理功能也不一样,请问该怎么实现?
2 解决方案
2.1 命令模式来解决
用来解决上述问题的一个合理的解决方案就是命令模式。那么什么是命令模式呢?
(1)命令模式定义
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)应用命令模式来解决的思路
首先来看看实际电脑的解决方案
先画个图来描述一下,看看实际的电脑是如何处理上面描述的这个问题的,如图1所示:
当客户按下按钮的时候,按钮本身并不知道如何处理,于是通过连接线来请求主板,让主板去完成真正启动机器的功能。
这里为了描述它们之间的关系,把主板画到了机箱的外面。如果连接线连接到不同的主板,那么真正执行按钮请求的主板也就不同了,而客户是不知道这些变化的。
通过引入按钮和连接线,来让发出命令的客户和命令的真正实现者——主板完全解耦,客户操作的始终是按钮,按钮后面的事情客户就统统不管了。
要用程序来解决上面提出的问题,一种自然的方案就是来模拟上述解决思路。
在命令模式中,会定义一个命令的接口,用来约束所有的命令对象,然后提供具体的命令实现,每个命令实现对象是对客户端某个请求的封装,对应于机箱上的按钮,一个机箱上可以有很多按钮,也就相当于会有多个具体的命令实现对象。
在命令模式中,命令对象并不知道如何处理命令,会有相应的接收者对象来真正执行命令。就像电脑的例子,机箱上的按钮并不知道如何处理功能,而是把这个请求转发给主板,由主板来执行真正的功能,这个主板就相当于命令模式的接收者。
在命令模式中,命令对象和接收者对象的关系,并不是与生俱来的,需要有一个装配的过程,命令模式中的Client对象就来实现这样的功能。这就相当于在电脑的例子中,有了机箱上的按钮,也有了主板,还需要有一个连接线把这个按钮连接到主板上才行。
命令模式还会提供一个Invoker对象来持有命令对象,就像电脑的例子,机箱上会有多个按钮,这个机箱就相当于命令模式的Invoker对象。这样一
来,命令模式的客户端就可以通过Invoker来触发并要求执行相应的命令了,这也相当于真正的客户是按下机箱上的按钮来操作电脑一样。
2.2 模式结构和说明
命令模式的结构如图2所示:
Command:
定义命令的接口,声明执行的方法。
ConcreteCommand:
命令接口实现对象,是“虚”的实现;通常会持有接收者,并调用接收者的功能来完成命令要执行的操作。
Receiver:
接收者,真正执行命令的对象。任何类都可能成为一个接收者,只要它能够实现命令要求实现的相应功能。
Invoker:
要求命令对象执行请求,通常会持有命令对象,可以持有很多的命令对象。这个是客户端真正触发命令并要求命令执行相应操作的地方,也就是说相当于使用命令对象的入口。
Client:
创建具体的命令对象,并且设置命令对象的接收者。注意这个不是我们常规意义上的客户端,而是在组装命令对象和接收者,或许,把这个Client称为装配者会更好理解,因为真正使用命令的客户端是从Invoker来触发执行。
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