原创

设计模式基础(二十)——命令模式

命令模式(Command Design Pattern ), 是一种行为型模式。命令模式将请求(命令)封装为一个对象,这样可以使用不同的请求参数化其他对象(将不同请求依赖注入到其他对象),并且能够支持请求(命令)的排队执行、记录日志、撤销等(附加控制)功能。

在大部分编程语言中,函数没法儿作为参数传递给其他函数,也没法儿赋值给变量。借助命令模式,我们可以将函数封装成对象。具体来说就是,设计一个包含这个函数的类,实例化一个对象传来传去,这样就可以实现把函数像对象一样使用。从实现的角度来说,它类似我们之前讲过的回调。

当我们把函数封装成对象之后,对象就可以存储下来,方便控制执行。所以,命令模式的主要应用场景,是用来控制命令的执行,比如,异步、延迟、排队执行命令、撤销重做命令、存储命令、给命令记录日志等等,这才是命令模式能发挥独一无二作用的地方。

一、基本原理

我以游戏开发为例,讲解下命名模式的基本原理。一般来说,游戏客户端和服务器之间的数据交互是比较频繁的,为了节省网络连接建立的开销,客户端和服务器之间一般采用长连接的方式来通信。通信的格式有多种,比如 Protocol Buffer、JSON、XML等。不管是什么格式,客户端发送给服务器的请求,一般都包括两部分内容:指令和数据。其中,指令我们也可以叫作事件,数据是执行这个指令所需的数据。

服务器在接收到客户端的请求之后,会解析出指令和数据,并且根据指令的不同,执行不同的处理逻辑。对于这样的一个业务场景,一般有两种架构实现思路:

  1. 服务端利用多线程,一个线程接收请求,接收到请求之后,启动一个新的线程来处理请求;
  2. 服务端在一个线程内轮询接收请求和处理请求,有点类似于Reactor模式。

通常来说,第二种是手游后端服务器开发中比较常见的架构模式。

后端服务器轮询获取客户端发来的请求,获取到请求之后,借助命令模式,把请求包含的数据和处理逻辑封装为命令对象,并存储在内存队列中。然后,再从队列中取出一定数量的命令来执行。执行完成之后,再重新开始新的一轮轮询。具体的示例代码如下所示:

public interface Command {
  void execute();
}

public class GotDiamondCommand implements Command {
  public GotDiamondCommand() {
    //...
  }

  @Override
  public void execute() {
    //...
  }
}

public class GameApplication {
  private static final int MAX_HANDLED_REQ_COUNT_PER_LOOP = 100;
  private Queue<Command> queue = new LinkedList<>();

  public void mainloop() {
    while (true) {
      List<Request> requests = new ArrayList<>();

      //省略从epoll或者select中获取数据,并封装成Request的逻辑,
      //注意设置超时时间,如果很长时间没有接收到请求,就继续下面的逻辑处理。

      for (Request request : requests) {
        Event event = request.getEvent();
        Command command = null;
        if (event.equals(Event.GOT_DIAMOND)) {
          command = new GotDiamondCommand(/*数据*/);
        } else if (event.equals(Event.GOT_STAR)) {
          command = new GotStartCommand(/*数据*/);
        } else if (event.equals(Event.HIT_OBSTACLE)) {
          command = new HitObstacleCommand(/*数据*/);
        } else if (event.equals(Event.ARCHIVE)) {
          command = new ArchiveCommand(/*数据*/);
        } // ...一堆else if...

        queue.add(command);
      }

      int handledCount = 0;
      while (handledCount < MAX_HANDLED_REQ_COUNT_PER_LOOP) {
        if (queue.isEmpty()) {
          break;
        }
        Command command = queue.poll();
        command.execute();
      }
    }
  }
}

二、总结

命令模式在平时工作中并不常用,稍微了解一下就可以了。学习设计模式的关键是了解它的设计意图,也就是能解决什么问题。落实到编码实现,命令模式用到最核心的实现手段,就是将函数封装成对象。
我们知道,在大部分编程语言中,函数是没法作为参数传递给其他函数的,也没法赋值给变量。借助命令模式,我们将函数封装成对象,这样就可以实现把函数像对象一样使用。

命令模式的主要作用和应用场景,是用来控制命令的执行,比如,异步、延迟、排队执行命令、撤销重做命令、存储命令、给命令记录日志等等,这才是命令模式能发挥独一无二作用的地方。

正文到此结束
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