.NET中的设计模式四：命令模式
2024-07-10 12:56:40
供稿：网友
命令模式（command）结构并不复杂，简单的说，就是将某些职责封装成对象，对象的激发者（invoker）和接收者（reciever）都不过问命令的执行过程。用这样的方式解除了激发者和接受者之间的耦合，为程序提供了更清晰的层次结构。实际运用中经常是将系统中的命令抽象成一个接口，所有的命令都是这个接口的实现，如下所示：
command类是icommand的实现，command类实现了execute方法，其他命令类都是command方法的子类。这样激发者接受者和接受者面临的环境就非常简单了：统一作为command类型就可以处理了。
最简单的命令模式的实现代码如下：
///定义command接口
public interface icommand
{
void execute();
}
///实现icommand接口
///command类是所有命令的基类，在这里实现一些命令的共同处理过程
public abstract class command : icommand
{
public virtual void execute()
{
}
//实现其他的方法....
}
///实现一个具体的command1
public class command1 : command
{
public void override execute()
{
//具体的处理过程
}
}
///实现一个具体的command2
public class command2 : command
{
public void override execute()
{
//具体的处理过程
}
}
///实现一个具体的command3
public class command3 : command
{
public void override execute()
{
//具体的处理过程
}
}
命令模式的实际应用
下面从一个系统实例看一看命令模式的应用。reportingservice是一个报表系统的一部分，是一个运行在windows系统上的service程序，所需要完成的功能是：每天晚上11点到凌晨2点，将数据库中的大批量的数据生成数百张报表。报表的分布较为复杂，有的要求在web服务器上发布报表，有的要求将报表数据输出成一个文本文件，还有的要将报表保存在数据库系统中。
系统的设计运用了命令模式，其中的一部分结构如下：
程序中定义了icommand接口，实现了多个command类（这里只画出3个表示示例），分别执行各个报表的生成任务。command类提供了下列接口：
分类 名称 类型 说明
属性 finished bool 表示任务是否已经进行完毕
属性 context iapplicationcontext 任务执行需要的环境和资源，包括数据库连接、文件系统等等
方法 execute void 执行任务
service的主线程每天定时将系统运行环境进行初始化，建立一个applicationcontext类的实例（application是一个singlton模式的类，图中没有体现），这个类中保存了command运行需要使用的全部资源。然后初始化一个command对象列表，逐个执行每一个command。这样一来，复杂的业务逻辑就从程序的主框架中分离开了，service的主线程所需要做的全部工作就是协调资源的分配和异常的处理，还可以不断检查命令执行的状态，看看finished属性是否为真。如果执行完以后发现某些命令执行不成功，要做相应的处理。
程序采用了单元测试的开发方式，在对程序主线程进行测试的时候，使用了一个虚拟的command实现。测试每一个command类的时候则为每个command实现了虚拟的applicationcontext。这样的结构为单元测试提供了很多便利。关于提高程序的可测试性可以参见我的另一篇文章：怎样测试代码中难测试的部分。
命令模式和其他模式的结合
为了给command的建立提供一个整洁简单的方式，command模式经常和工厂模式（factory）结合使用，采用一个工厂对command对象的建立进行管理，减少命令激发者与命令对象之间的耦合程度。
在窗体程序中，command模式还经常与组合模式（composition）结合使用。可以在初始化窗体的时候，将画面上的菜单项、工具栏、按钮等控件与相应的command进行组合，这样在控件点击时，调用对应的command，即可实现对命令的处理。
在《程序员》杂志本年第10月期介绍了一个利用command模式实现程序中undo功能的文章。程序中为每个command定义了“执行”和“撤销”两种操作，如下：
图中的action就是commamnd对象，只是名称不同，意义是一样的。action对象存在do和undo方法，分别是“执行”和“撤销”方法。可以将执行完毕的action对象的done属性设置为true，再将其保存在一个列表中——actionlist。在actionlist中找到最后一个done属性为true的action，执行其undo方法，即可实现“撤销”的操作。
命令类的序列化
如果将command基类及其每一个子类都进行序列化，可以实现更多的强大的功能。程序执行过程中，如果发生异常，比如网络发生中断、文件丢失等异常，可以将没有执行完毕的command序列化保存下来。等待可以执行的时候再将这些对象重新加载，命令可以继续执行。甚至用户已经重新启动了计算机，命令也可以继续执行。command对象的序列化也为分布式的操作提供了便利。在网络环境中，可以在某处建立一个command对象，将其序列化后传输到网络上另一台计算机上进行执行。这种情况下不要忘记异常类的序列化，如果自己定义了exception的子类，也要将其进行序列化，以便在网络环境中捕捉和处理command执行时发生的异常。microsoft网站上有一篇文章介绍.net中对象的序列化，详细的介绍了对象序列化的概念。
