C#设计模式之11：命令模式
命令模式
命令模式用来解决一些复杂业务逻辑的时候会很有用，比如，你的一个方法中到处充斥着if else 这种结构的时候，用命令模式来解决这种问题就会让事情变得简单很多。
命令模式是封装的一个全新的境界：把方法调用封装起来。通过封装方法调用，可以把运算快封装成形，所以调用此运算对象不需要知道事情是如何进行的。通过封装方法调用，可以实现一些很聪明的事，比如日志记录，比如重复使用这些封装来实现撤销（undo）。
命令模式可将“动作的请求者”从“动作的执行者对象中解耦。
定义：命令模式将”请求“封装成对象，以便使用不同的请求，队列或者日志来参数化其他对象。命令模式也支持可撤销的操作。
下面是命令模式的UML定义：
Command：定义命令的接口，声明执行的方法。
命令对象通过在特定的接收者上绑定一组动作来封装一个请求，要达到这一点，命令对象将动作和接收者抱紧对象中。这个对象只暴露出一个execute()方法，当此方法被调用的时候，接收者就会进行这些动作。从外面来看，其他对象不知道究竟那个接收者进行了那些动作，只知道如果调用execute()方法，请求的目的就能达到。
实现命令模式
背景：假设某个公司需要设计一个多用功能的遥控器。基本的需求如下：
该遥控器有可以控制风扇，白炽灯，热水器等等的多对开关，而且可能还有其他的电器，暂时不做其功能，但是希望可以保留接口，用的时间可以方便的扩展。
除上面的需求之外，还需要有个按钮，可以撤销上一步的操作。基本功能如下图：
设计遥控器
public class RemoteControl { private readonly ICommand[] _onCommands; private readonly ICommand[] _offCommands; public RemoteControl() { _onCommands = new ICommand[7];//因为遥控器上面只有7个插槽(插槽对应Command） _offCommands = new ICommand[7];//因为遥控器上面只有7个插槽(插槽对应Command） var noCommand = new NoCommand(); for (int index = 0; index < 7; index++) { _onCommands[index] = noCommand; } } public void SetCommand(int index, ICommand onCommand, ICommand offCommand) { _onCommands[index] = onCommand; _offCommands[index] = offCommand; } public void OnButtonWasPushed(int index) { _onCommands[index].Execute(); } public void OffButtonWasPushed(int index) { _offCommands[index].Execute(); } } 设计命令
上面我们初始化RemoteControl的时候用到了一个nocommand，这个命令什么都不做，我们只是将遥控器上面的插槽都初始化成一个空命令，这个空命令格式如下：
public class NoCommand : ICommand { public void Execute() { Console.WriteLine("No command was executed!"); } } NoCommand对象是一个空对象，当你不想返回一个有意义的对象时，空对象就很有用。客户也可以将处理null的责任交给空对象，举例来说，遥控器不可能一出场就设置了有意义的命令对象，所以提供了NoCommand对象作为代用品。当调用它的execute()方法时，这种对象什么事情也不做。
然后，我们做一个开关灯的命令：
public class LightOnCommand : ICommand { private readonly Light _light;//这个字段就是ConcreteCommand中的一个Receiver，多用组合少用继承！ public LightOnCommand(Light light) { _light = light; } public void Execute() { _light.On(); } } 可以看到LightOnCommand就是一个控制灯开的命令，它对应命令模式中的ConcreteCommand，里面有一个_light字段，这个_light字段对应的是Receiver，真正的动作执行都是由Receiver来决定的。同样，我们可以设计一个关灯的Command:
public class LightOffCommand : ICommand { private readonly Light _light; public LightOffCommand(Light light) { _light = light; } public void Execute() { _light.Off(); } } 代码结构基本相同，不在赘述
一个Receiver，我们上面代码中是一个灯，他就是一个类，真正执行动作的就是这个灯，Receiver：
public class Light { public void On() { Console.WriteLine("light's on"); } public void Off() { Console.WriteLine("light's off"); } } 这样，关键的几个角色就已经设计完毕，我们看一下效果：
class Program { static void Main(string[] args) { var control = new RemoteControl(); var light = new Light(); var lightOnCommand = new LightOnCommand(light); var lightOffCommand = new LightOffCommand(light); control.SetCommand(0, lightOnCommand, lightOffCommand); control.OnButtonWasPushed(0); Console.ReadKey(); } } 运行一下，效果良好，能够实现我们的目的。
实现撤销功能
接下来我们需要为命令设计一个撤销按钮，首先我们要给ICommand接口来设计一个Undo动作：
public interface ICommand { void Execute(); void Undo(); } 然后让关灯和开灯等实现这个新的接口方法：
public class LightOffCommand : ICommand { private readonly Light _light; public LightOffCommand(Light light) { _light = light; } public void Execute() { _light.Off(); } public void Undo() { _light.On(); } } public class LightOnCommand : ICommand { private readonly Light _light;//这个字段就是ConcreteCommand中的一个Receiver，多用组合少用继承！ public LightOnCommand(Light light) { _light = light; } public void Execute() { _light.On(); } public void Undo() { _light.Off(); } } 可以看出修改这个还是非常容易的，Undo就是Execute的反向操作。
在添加了Undo接口方法后，还有一个问题需要解决，那就是我们需要记录当前按下开关的对应的是哪一个Command，因为我们的Undo按钮只有一个。我们开始这个设计：
public class RemoteControl { private readonly ICommand[] _onCommands; private readonly ICommand[] _offCommands; private ICommand _undoCommand; public RemoteControl() { _onCommands = new ICommand[7];//因为遥控器上面只有7个插槽(插槽对应Command） _offCommands = new ICommand[7];//因为遥控器上面只有7个插槽(插槽对应Command） var noCommand = new NoCommand(); _undoCommand = noCommand; for (int index = 0; index < 7; index++) { _onCommands[index] = noCommand; } } public void SetCommand(int index, ICommand onCommand, ICommand offCommand) { _onCommands[index] = onCommand; _offCommands[index] = offCommand; } public void OnButtonWasPushed(int index) { _onCommands[index].Execute(); _undoCommand = _onCommands[index]; } public void OffButtonWasPushed(int index) { _offCommands[index].Execute(); _undoCommand = _offCommands[index]; } public void UndoButtonWasPushed() { _undoCommand.Undo(); } } 首先，我们添加了一个_undoCommand的字段，它表示当前需要执行撤销操作的那个command，然后，我们在每次执行OnButtonWasPushed或OffButtonWasPushed方法后，记录或更新这个command，让它成为一个UndoCommand。最后，添加一个UndoButtonWasPushed方法，来表示执行一个Undo操作，里面就是调用当前_undoCommand对象上面的Undo方法。
锁的思考
当我们完成上面的操作后，实际上还有一个问题在里面，那就是锁的操作。当我们在遥控器上面乱按一通的话，因为_undoCommand这个对象在多个方法上出现，当不同的线程都在执行这些方法时，_undoCommand这个对象的状态是会不断的变化的，如果我们不给这个对象加一个锁，那么操作就不是原子的，当我们执行UndoButtonWasPushed这个方法的时候，由于其他线程上面对于_undoCommand的访问可能没有用结束，那么这个时候我们执行撤销操作，里面的这个Undo对象可能不是最新的，我们来解决这个问题：
public class RemoteControl { private readonly ICommand[] _onCommands; private readonly ICommand[] _offCommands; private ICommand _undoCommand; private readonly static object Lock = new object();//使用lock代码块的必备字段 public RemoteControl() { _onCommands = new ICommand[7];//因为遥控器上面只有7个插槽(插槽对应Command） _offCommands = new ICommand[7];//因为遥控器上面只有7个插槽(插槽对应Command） var noCommand = new NoCommand(); _undoCommand = noCommand; for (int index = 0; index < 7; index++) { _onCommands[index] = noCommand; } } public void SetCommand(int index, ICommand onCommand, ICommand offCommand) { _onCommands[index] = onCommand; _offCommands[index] = offCommand; } public void OnButtonWasPushed(int index) { _onCommands[index].Execute(); lock (Lock)//加锁 { _undoCommand = _onCommands[index]; } } public void OffButtonWasPushed(int index) { _offCommands[index].Execute(); lock (Lock)//加锁 { _undoCommand = _offCommands[index]; } } public void UndoButtonWasPushed() { lock (Lock)//加锁 { _undoCommand.Undo(); } } }