.NET中的設計模式四：命令模式
2024-07-10 12:56:40
供稿：網友
命令模式（command）結構并不復雜，簡單的說，就是將某些職責封裝成對象，對象的激發者（invoker）和接收者（reciever）都不過問命令的執行過程。用這樣的方式解除了激發者和接受者之間的耦合，為程序提供了更清晰的層次結構。實際運用中經常是將系統中的命令抽象成一個接口，所有的命令都是這個接口的實現，如下所示：
command類是icommand的實現，command類實現了execute方法，其他命令類都是command方法的子類。這樣激發者接受者和接受者面臨的環境就非常簡單了：統一作為command類型就可以處理了。
最簡單的命令模式的實現代碼如下：
///定義command接口
public interface icommand
{
void execute();
}
///實現icommand接口
///command類是所有命令的基類，在這里實現一些命令的共同處理過程
public abstract class command : icommand
{
public virtual void execute()
{
}
//實現其他的方法....
}
///實現一個具體的command1
public class command1 : command
{
public void override execute()
{
//具體的處理過程
}
}
///實現一個具體的command2
public class command2 : command
{
public void override execute()
{
//具體的處理過程
}
}
///實現一個具體的command3
public class command3 : command
{
public void override execute()
{
//具體的處理過程
}
}
命令模式的實際應用
下面從一個系統實例看一看命令模式的應用。reportingservice是一個報表系統的一部分，是一個運行在windows系統上的service程序，所需要完成的功能是：每天晚上11點到凌晨2點，將數據庫中的大批量的數據生成數百張報表。報表的分布較為復雜，有的要求在web服務器上發布報表，有的要求將報表數據輸出成一個文本文件，還有的要將報表保存在數據庫系統中。
系統的設計運用了命令模式，其中的一部分結構如下：
程序中定義了icommand接口，實現了多個command類（這里只畫出3個表示示例），分別執行各個報表的生成任務。command類提供了下列接口：
分類 名稱 類型 說明
屬性 finished bool 表示任務是否已經進行完畢
屬性 context iapplicationcontext 任務執行需要的環境和資源，包括數據庫連接、文件系統等等
方法 execute void 執行任務
service的主線程每天定時將系統運行環境進行初始化，建立一個applicationcontext類的實例（application是一個singlton模式的類，圖中沒有體現），這個類中保存了command運行需要使用的全部資源。然后初始化一個command對象列表，逐個執行每一個command。這樣一來，復雜的業務邏輯就從程序的主框架中分離開了，service的主線程所需要做的全部工作就是協調資源的分配和異常的處理，還可以不斷檢查命令執行的狀態，看看finished屬性是否為真。如果執行完以后發現某些命令執行不成功，要做相應的處理。
程序采用了單元測試的開發方式，在對程序主線程進行測試的時候，使用了一個虛擬的command實現。測試每一個command類的時候則為每個command實現了虛擬的applicationcontext。這樣的結構為單元測試提供了很多便利。關于提高程序的可測試性可以參見我的另一篇文章：怎樣測試代碼中難測試的部分。
命令模式和其他模式的結合
為了給command的建立提供一個整潔簡單的方式，command模式經常和工廠模式（factory）結合使用，采用一個工廠對command對象的建立進行管理，減少命令激發者與命令對象之間的耦合程度。
在窗體程序中，command模式還經常與組合模式（composition）結合使用。可以在初始化窗體的時候，將畫面上的菜單項、工具欄、按鈕等控件與相應的command進行組合，這樣在控件點擊時，調用對應的command，即可實現對命令的處理。
在《程序員》雜志本年第10月期介紹了一個利用command模式實現程序中undo功能的文章。程序中為每個command定義了“執行”和“撤銷”兩種操作，如下：
圖中的action就是commamnd對象，只是名稱不同，意義是一樣的。action對象存在do和undo方法，分別是“執行”和“撤銷”方法。可以將執行完畢的action對象的done屬性設置為true，再將其保存在一個列表中——actionlist。在actionlist中找到最后一個done屬性為true的action，執行其undo方法，即可實現“撤銷”的操作。
命令類的序列化
如果將command基類及其每一個子類都進行序列化，可以實現更多的強大的功能。程序執行過程中，如果發生異常，比如網絡發生中斷、文件丟失等異常，可以將沒有執行完畢的command序列化保存下來。等待可以執行的時候再將這些對象重新加載，命令可以繼續執行。甚至用戶已經重新啟動了計算機，命令也可以繼續執行。command對象的序列化也為分布式的操作提供了便利。在網絡環境中，可以在某處建立一個command對象，將其序列化后傳輸到網絡上另一臺計算機上進行執行。這種情況下不要忘記異常類的序列化，如果自己定義了exception的子類，也要將其進行序列化，以便在網絡環境中捕捉和處理command執行時發生的異常。microsoft網站上有一篇文章介紹.net中對象的序列化，詳細的介紹了對象序列化的概念。
