研磨设计模式之命令模式-5(转)

3.5  队列请求

        所谓队列请求，就是对命令对象进行排队，组成工作队列，然后依次取出命令对象来执行。多用多线程或者线程池来进行命令队列的处理，当然也可以不用多线程，就是一个线程，一个命令一个命令的循环处理，就是慢点。
        继续宏命令的例子，其实在后厨，会收到很多很多的菜单，一般是按照菜单传递到后厨的先后顺序来进行处理，对每张菜单，假定也是按照菜品的先后顺序进行制作，那么在后厨就自然形成了一个菜品的队列，也就是很多个用户的命令对象的队列。
        后厨有很多厨师，每个厨师都从这个命令队列里面取出一个命令，然后按照命令做出菜来，就相当于多个线程在同时处理一个队列请求。
        因此后厨就是一个很典型的队列请求的例子。
        提示一点：后厨的厨师与命令队列之间是没有任何关联的，也就是说是完全解耦的。命令队列是客户发出的命令，厨师只是负责从队列里面取出一个，处理，然后再取下一个，再处理，仅此而已，厨师不知道也不管客户是谁。
下面就一起来看看如何实现队列请求。
1：如何实现命令模式的队列请求
（1）先从命令接口开始，除了execute方法外，新加了一个返回发出命令的桌号，就是点菜的桌号，还有一个是为命令对象设置接收者的方法，也把它添加到接口上，这个是为了后面多线程处理的时候方便使用。示例代码如下：

/**
 * 命令接口，声明执行的操作
 */
public
 
interface
 Command {
    /**
     * 执行命令对应的操作
     */
    public
 
void
 execute();
    /**
     * 设置命令的接收者
     * @param cookApi 命令的接收者
     */
    public
 
void
 setCookApi(CookApi cookApi);
    /**
     * 返回发起请求的桌号，就是点菜的桌号
     * @return 发起请求的桌号
     */
    public
 
int
 getTableNum();
}

/**
 * 命令接口，声明执行的操作
 */
public interface Command {
	/**
	 * 执行命令对应的操作
	 */
	public void execute();
	/**
	 * 设置命令的接收者
	 * @param cookApi 命令的接收者 
	 */
	public void setCookApi(CookApi cookApi);
	/**
	 * 返回发起请求的桌号，就是点菜的桌号
	 * @return 发起请求的桌号
	 */
	public int getTableNum();
}

 

（2）厨师的接口也发生了一点变化，在cook的方法上添加了发出命令的桌号，这样在多线程输出信息的时候，才知道到底是在给哪个桌做菜，示例代码如下：

/**
 * 厨师的接口
 */
public
 
interface
 CookApi {
    /**
     * 示意，做菜的方法
     * @param tableNum 点菜的桌号
     * @param name 菜名
     */
    public
 
void
 cook(
int
 tableNum,String name);
}

/**
 * 厨师的接口
 */
public interface CookApi {
	/**
	 * 示意，做菜的方法
	 * @param tableNum 点菜的桌号
	 * @param name 菜名
	 */
	public void cook(int tableNum,String name);
}

 

（3）开始来实现命令接口，为了简单，这次只有热菜，因为要做工作都在后厨的命令队列里面，因此凉菜就不要了，示例代码如下：

/**
 * 命令对象，绿豆排骨煲
 */
public
 
class
 ChopCommand 
implements
 Command{
    /**
     * 持有具体做菜的厨师的对象
     */
    private
 CookApi cookApi = 
null
;
    /**
     * 设置具体做菜的厨师的对象
     * @param cookApi 具体做菜的厨师的对象
     */
    public
 
void
 setCookApi(CookApi cookApi) {
        this
.cookApi = cookApi;
    }
    /**
     * 点菜的桌号
     */
    private
 
int
 tableNum;
    /**
     * 构造方法，传入点菜的桌号
     * @param tableNum 点菜的桌号
     */
    public
 ChopCommand(
int
 tableNum){
        this
.tableNum = tableNum;
    }
    public
 
int
 getTableNum(){
        return
 
this
.tableNum;
    }
    public
 
void
 execute() {
        this
.cookApi.cook(tableNum,
"绿豆排骨煲"
);
    }
}

/**
 * 命令对象，绿豆排骨煲
 */
public class ChopCommand implements Command{
	/**
	 * 持有具体做菜的厨师的对象
	 */
	private CookApi cookApi = null;
	/**
	 * 设置具体做菜的厨师的对象
	 * @param cookApi 具体做菜的厨师的对象
	 */
	public void setCookApi(CookApi cookApi) {
		this.cookApi = cookApi;
	}
	/**
	 * 点菜的桌号
	 */
	private int tableNum;
	/**
	 * 构造方法，传入点菜的桌号
	 * @param tableNum 点菜的桌号
	 */
	public ChopCommand(int tableNum){
		this.tableNum = tableNum;
	}
	public int getTableNum(){
		return this.tableNum;
	}
	public void execute() {
		this.cookApi.cook(tableNum,"绿豆排骨煲");
	}
}

 

        还有一个命令对象是“北京烤鸭“，跟上面实现一样，只是菜名不同而已，所以就不去展示示例代码了。
（4）接下来构建很重要的命令对象的队列，其实也不是有多难，多个命令对象嘛，用个集合来存储就好了，然后按照放入的顺序，先进先出即可。
         请注意：为了演示的简单性，这里没有使用java.util.Queue，直接使用List来模拟实现了。
 示例代码如下：

/**
 * 命令队列类
 */
public
 
class
 CommandQueue {
    /**
* 用来存储命令对象的队列
*/
    private
 
static
 List<Command> cmds = 
new
 ArrayList<Command>();
    /**
     * 服务员传过来一个新的菜单，需要同步，
     * 因为同时会有很多的服务员传入菜单，而同时又有很多厨师在从队列里取值
     * @param menu 传入的菜单
     */
    public
  
synchronized
  
static
 
void
 addMenu(MenuCommand menu){
        //一个菜单对象包含很多命令对象
        for
(Command cmd : menu.getCommands()){
            cmds.add(cmd);
        }
    }
    /**
     * 厨师从命令队列里面获取命令对象进行处理，也是需要同步的
     */
    public
   
synchronized
   
static
 Command getOneCommand(){
        Command cmd = null
;
        if
(cmds.size() > 
0
 ){
            //取出队列的第一个，因为是约定的按照加入的先后来处理
            cmd = cmds.get(0
);
            //同时从队列里面取掉这个命令对象
            cmds.remove(0
);
        }
        return
 cmd;
    }
}

/**
 * 命令队列类
 */
public class CommandQueue {
	/**
* 用来存储命令对象的队列
*/
	private static List<Command> cmds = new ArrayList<Command>();
	/**
	 * 服务员传过来一个新的菜单，需要同步，
	 * 因为同时会有很多的服务员传入菜单，而同时又有很多厨师在从队列里取值
	 * @param menu 传入的菜单
	 */
	public  synchronized  static void addMenu(MenuCommand menu){
		//一个菜单对象包含很多命令对象
		for(Command cmd : menu.getCommands()){
			cmds.add(cmd);
		}
	}
	/**
	 * 厨师从命令队列里面获取命令对象进行处理，也是需要同步的
	 */
	public   synchronized   static Command getOneCommand(){
		Command cmd = null;
		if(cmds.size() > 0 ){
			//取出队列的第一个，因为是约定的按照加入的先后来处理
			cmd = cmds.get(0);
			//同时从队列里面取掉这个命令对象
			cmds.remove(0);
		}
		return cmd;
	}
}

 
        提示： 这里并没有考虑一些复杂的情况，比如：如果命令队列里面没有命令，而厨师又来获取命令怎么办？这里只是做一个基本的示范，并不是完整的实现，所以这里就没有去处理这些问题了，当然出现这种问题，就需要使用wait/notify来进行线程调度了。
（5）有了命令队列，谁来向这个队列里面传入命令呢？
        很明显是服务员，当客户点菜完成，服务员就会执行菜单，现在执行菜单就相当于把菜单直接传递给后厨，也就是要把菜单里的所有命令对象加入到命令队列里面。因此菜单对象的实现需要改变，示例代码如下：

/**
 * 菜单对象，是个宏命令对象
 */
public
 
class
 MenuCommand 
implements
 Command {
    /**
      * 用来记录组合本菜单的多道菜品，也就是多个命令对象
*/
    private
 Collection<Command> col = 
new
 ArrayList<Command>();
    /**
     * 点菜，把菜品加入到菜单中
     * @param cmd 客户点的菜
     */
    public
 
void
 addCommand(Command cmd){
        col.add(cmd);
    }
    public
 
void
 setCookApi(CookApi cookApi){
        //什么都不用做
    }
    public
 
int
 getTableNum(){
        //什么都不用做
        return
 
0
;
    }
    /**
     * 获取菜单中的多个命令对象
     * @return 菜单中的多个命令对象
     */
    public
 Collection<Command> getCommands(){
        return
 
this
.col;
    }

    public
 
void
 execute() {
        //执行菜单就是把菜单传递给后厨
        CommandQueue.addMenu(this
);
    }
}

/**
 * 菜单对象，是个宏命令对象
 */
public class MenuCommand implements Command {
	/**
	  * 用来记录组合本菜单的多道菜品，也就是多个命令对象
*/
	private Collection<Command> col = new ArrayList<Command>();
	/**
	 * 点菜，把菜品加入到菜单中
	 * @param cmd 客户点的菜
	 */
	public void addCommand(Command cmd){
		col.add(cmd);
	}
	public void setCookApi(CookApi cookApi){
		//什么都不用做
	}
	public int getTableNum(){
		//什么都不用做
		return 0;
	}
	/**
	 * 获取菜单中的多个命令对象
	 * @return 菜单中的多个命令对象
	 */
	public Collection<Command> getCommands(){
		return this.col;
	}	

	public void execute() {
		//执行菜单就是把菜单传递给后厨
		CommandQueue.addMenu(this);
	}
}

 

（6）现在有了命令队列，也有人负责向队列里面添加命令了，可是谁来执行命令队列里面的命令呢？
        答案是：由厨师从命令队列里面获取命令，并真正处理命令，而且厨师在处理命令前会把自己设置到命令对象里面去当接收者，表示这个菜由我来实际做。
        厨师对象的实现，大致有如下的改变：

• 为了更好的体现命令队列的用法，再说实际情况也是多个厨师，这里用多线程来模拟多个厨师，他们自己从命令队列里面获取命令，然后处理命令，然后再获取下一个，如此反复，因此厨师类要实现多线程接口。
• 还有一个改变，为了在多线程中输出信息，让我们知道是哪一个厨师在执行命令，给厨师添加了一个姓名的属性，通过构造方法传入。
• 另外一个改变是为了在多线程中看出效果，在厨师真正做菜的方法里面使用随机数模拟了一个做菜的时间。
  

        好了，介绍完了改变的地方，一起看看代码吧，示例代码如下：

/**
 * 厨师对象，做热菜的厨师
 */
public
 
class
 HotCook 
implements
 CookApi,Runnable{
    /**
     * 厨师姓名
     */
    private
 String name;
    /**
     * 构造方法，传入厨师姓名
     * @param name 厨师姓名
     */
    public
 HotCook(String name){
        this
.name = name;
    }
    public
 
void
 cook(
int
 tableNum,String name) {
        //每次做菜的时间是不一定的，用个随机数来模拟一下
        int
 cookTime = (
int
)(
20
 * Math.random());
        System.out.println(this
.name+
"厨师正在为"
+tableNum
+"号桌做："
+name);
        try
 {
            //让线程休息这么长时间，表示正在做菜
            Thread.sleep(cookTime);
        } catch
 (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(this
.name+
"厨师为"
+tableNum
+"号桌做好了："
+name+
",共计耗时="
+cookTime+
"秒"
);
    }
    public
 
void
 run() {
        while
(
true
){
            //到命令队列里面获取命令对象
            Command cmd = CommandQueue.getOneCommand();
            if
(cmd != 
null
){
                //说明取到命令对象了，这个命令对象还没有设置接收者
                //因为前面都还不知道到底哪一个厨师来真正执行这个命令
                //现在知道了，就是当前厨师实例，设置到命令对象里面
                cmd.setCookApi(this
);
                //然后真正执行这个命令
                cmd.execute();
            }
            //休息1秒
            try
 {
                Thread.sleep(1000L);
            } catch
 (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

/**
 * 厨师对象，做热菜的厨师
 */
public class HotCook implements CookApi,Runnable{
	/**
	 * 厨师姓名
	 */
	private String name;
	/**
	 * 构造方法，传入厨师姓名
	 * @param name 厨师姓名
	 */
	public HotCook(String name){
		this.name = name;
	}	
	public void cook(int tableNum,String name) {
		//每次做菜的时间是不一定的，用个随机数来模拟一下
		int cookTime = (int)(20 * Math.random());
		System.out.println(this.name+"厨师正在为"+tableNum
+"号桌做："+name);
		try {
			//让线程休息这么长时间，表示正在做菜
			Thread.sleep(cookTime);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		System.out.println(this.name+"厨师为"+tableNum
+"号桌做好了："+name+",共计耗时="+cookTime+"秒");
	}
	public void run() {
		while(true){
			//到命令队列里面获取命令对象
			Command cmd = CommandQueue.getOneCommand();
			if(cmd != null){
				//说明取到命令对象了，这个命令对象还没有设置接收者
				//因为前面都还不知道到底哪一个厨师来真正执行这个命令
				//现在知道了，就是当前厨师实例，设置到命令对象里面
				cmd.setCookApi(this);
				//然后真正执行这个命令
				cmd.execute();
			}
			//休息1秒
			try {
				Thread.sleep(1000L);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
}

 

（7）该来看看服务员类了，由于现在考虑了后厨的管理，因此从实际来看，这次服务员也不知道到底命令的真正接收者是谁了，也就是说服务员也不知道某个菜到底最后由哪一位厨师完成，所以服务员类就简单了。

        组装命令对象和接收者的功能后移到厨师类的线程里面了，当某个厨师从命令队列里面获取一个命令对象的时候，这个厨师就是这个命令的真正接收者。
        看看服务员类的示例代码如下：

/**
 * 服务员，负责组合菜单,还负责执行调用
 */
public
 
class
 Waiter {
    /**
     * 持有一个宏命令对象——菜单
     */
    private
 MenuCommand menuCommand = 
new
 MenuCommand();
    /**
     * 客户点菜
     * @param cmd 客户点的菜，每道菜是一个命令对象
     */
    public
 
void
 orderDish(Command cmd){
        //添加到菜单中
        menuCommand.addCommand(cmd);
    }
    /**
     * 客户点菜完毕，表示要执行命令了，这里就是执行菜单这个组合命令
     */
    public
 
void
 orderOver(){
        this
.menuCommand.execute();
    }
}

/**
 * 服务员，负责组合菜单,还负责执行调用
 */
public class Waiter {
	/**
	 * 持有一个宏命令对象——菜单
	 */
	private MenuCommand menuCommand = new MenuCommand();
	/**
	 * 客户点菜
	 * @param cmd 客户点的菜，每道菜是一个命令对象
	 */
	public void orderDish(Command cmd){
		//添加到菜单中
		menuCommand.addCommand(cmd);
	}
	/**
	 * 客户点菜完毕，表示要执行命令了，这里就是执行菜单这个组合命令
	 */
	public void orderOver(){
		this.menuCommand.execute();
	}
}

 （8）在见到曙光之前，还有一个问题要解决，就是谁来启动多线程的厨师呢？
       为了实现后厨的管理，为此专门定义一个后厨管理的类，在这个类里面去启动多个厨师的线程。而且这种启动在运行期间应该只有一次。示例代码如下：

/**
 * 后厨的管理类，通过此类让后厨的厨师进行运行状态
 */
public
 
class
 CookManager {
    /**
     * 用来控制是否需要创建厨师，如果已经创建过了就不要再执行了
     */
    private
 
static
 
boolean
 runFlag = 
false
;
    /**
     * 运行厨师管理，创建厨师对象并启动他们相应的线程，
     * 无论运行多少次，创建厨师对象和启动线程的工作就只做一次
     */
    public
 
static
 
void
 runCookManager(){
        if
(!runFlag){
            runFlag = true
;
            //创建三位厨师
            HotCook cook1 = new
 HotCook(
"张三"
);
            HotCook cook2 = new
 HotCook(
"李四"
);
            HotCook cook3 = new
 HotCook(
"王五"
);

            //启动他们的线程
            Thread t1 = new
 Thread(cook1);
            t1.start();
            Thread t2 = new
 Thread(cook2);
            t2.start();
            Thread t3 = new
 Thread(cook3);
            t3.start();
        }
    }
}

/**
 * 后厨的管理类，通过此类让后厨的厨师进行运行状态
 */
public class CookManager {
	/**
	 * 用来控制是否需要创建厨师，如果已经创建过了就不要再执行了
	 */
	private static boolean runFlag = false;
	/**
	 * 运行厨师管理，创建厨师对象并启动他们相应的线程，
	 * 无论运行多少次，创建厨师对象和启动线程的工作就只做一次
	 */
	public static void runCookManager(){
		if(!runFlag){
			runFlag = true;
			//创建三位厨师
			HotCook cook1 = new HotCook("张三");
			HotCook cook2 = new HotCook("李四");
			HotCook cook3 = new HotCook("王五");

			//启动他们的线程
			Thread t1 = new Thread(cook1);
			t1.start();
			Thread t2 = new Thread(cook2);
			t2.start();
			Thread t3 = new Thread(cook3);
			t3.start();
		}
	}
}

 （9）曙光来临了，写个客户端测试测试，示例代码如下：

public
 
class
 Client {
    public
 
static
 
void
 main(String[] args) {
        //先要启动后台，让整个程序运行起来
        CookManager.runCookManager();

        //为了简单，直接用循环模拟多个桌号点菜
        for
(
int
 i = 
0
;i<
5
;i++){
            //创建服务员
            Waiter waiter = new
 Waiter();
            //创建命令对象，就是要点的菜
            Command chop = new
 ChopCommand(i);
            Command duck = new
 DuckCommand(i);

            //点菜，就是把这些菜让服务员记录下来
            waiter.orderDish(chop);
            waiter.orderDish(duck);

            //点菜完毕
            waiter.orderOver();
        }
    }
}

public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		//先要启动后台，让整个程序运行起来
		CookManager.runCookManager();
		
		//为了简单，直接用循环模拟多个桌号点菜
		for(int i = 0;i<5;i++){
			//创建服务员
			Waiter waiter = new Waiter();
			//创建命令对象，就是要点的菜
			Command chop = new ChopCommand(i);
			Command duck = new DuckCommand(i);

			//点菜，就是把这些菜让服务员记录下来
			waiter.orderDish(chop);
			waiter.orderDish(duck);

			//点菜完毕
			waiter.orderOver();
		}		
	}
}

 （10）运行一下，看看效果，可能每次运行的效果不一样，毕竟是使用多线程在处理请求队列，某次运行的结果如下：

        好好观察上面的数据，在多线程环境下，虽然保障了命令对象取出的顺序是先进先出，但是究竟是哪一个厨师来做，还有具体做多长时间都是不定的。

 

PS:   有朋友发信息要联系方式，好多多交流，这里公布一下我的QQ号，有需要的朋友可以加入：1500562586

 

 

未完待续......

转载自：http://chjavach.iteye.com/blog/716734