Golang - 命令模式（Command Pattern）

命令模式Command Pattern一、模式定义命令模式将一个请求封装为一个对象从而允许你用不同的请求对调用者进行参数化、将请求排队、记录日志以及支持撤销操作。一句话理解把做事变成造东西。不是直接调用light.TurnOn()而是构造一个TurnOnCommand{light}对象让调用者去执行它。这层封装带来了延迟执行、排队、撤销、日志等能力。二、解决什么问题调用者与接收者解耦按钮不知道它控制的是灯还是空调只管执行命令撤销/重做命令对象可以记录执行前的状态支持 Undo请求排队与调度命令对象可以放入队列由调度器按序执行宏命令一组命令打包成一个复合命令一键执行多个操作三、核心角色角色职责Command命令接口声明 Execute 和 Undo 方法ConcreteCommand持有接收者引用实现具体操作Receiver接收者实际执行操作的对象Invoker调用者持有命令引用触发执行Client客户端创建命令并绑定接收者四、结构图┌───────────────┐ ┌──────────────────┐ ┌───────────────┐ │ Invoker │ │ Command │ │ Receiver │ ├───────────────┤ ├──────────────────┤ ├───────────────┤ │ - cmds []Cmd │────│ Execute() │────│ Action() │ │ ExecuteCmd()│ │ Undo() │ └───────────────┘ │ UndoCmd() │ └────────┬─────────┘ └───────────────┘ │ implements ┌──────────┴──────────┐ │ │ ┌──────┴──────┐ ┌───────┴───────┐ │LightOnCmd │ │MacroCommand │ │- light │ │- cmds []Cmd │ │Execute() │ │Execute() │ │Undo() │ │Undo() │ └─────────────┘ └───────────────┘五、Go 实现要点命令接口通常只有两个方法Execute执行和 Undo撤销保持接口最小化函数也是一种命令Go 中func()本身就是零参数零返回的命令用func类型可以省去结构体定义撤销需要保存状态Undo 方法中需要恢复执行前的状态命令对象应在 Execute 时记录必要的快照宏命令用切片组合一个 MacroCommand 内部持有多个 CommandExecute 时依次执行Undo 时逆序撤销六、完整练习代码以智能家居遥控器为场景按钮控制灯、空调、窗帘支持撤销和宏命令。packagemainimportfmt// // 命令接口// // Command 命令接口typeCommandinterface{Execute()Undo()Description()string}// // 接收者各种家居设备// // Light 灯typeLightstruct{namestringisOnboolbrightnessint// 0-100}funcNewLight(namestring)*Light{returnLight{name:name}}func(l*Light)TurnOn(){l.isOntruel.brightness80fmt.Printf( [%s] 开灯亮度 %d%%\n,l.name,l.brightness)}func(l*Light)TurnOff(){l.isOnfalsefmt.Printf( [%s] 关灯\n,l.name)}// AirConditioner 空调typeAirConditionerstruct{namestringisOnbooltemperatureint}funcNewAC(namestring)*AirConditioner{returnAirConditioner{name:name}}func(ac*AirConditioner)TurnOn(){ac.isOntrueac.temperature26fmt.Printf( [%s] 开空调温度 %d°C\n,ac.name,ac.temperature)}func(ac*AirConditioner)TurnOff(){ac.isOnfalsefmt.Printf( [%s] 关空调\n,ac.name)}// Curtain 窗帘typeCurtainstruct{namestringisOpenbool}funcNewCurtain(namestring)*Curtain{returnCurtain{name:name,isOpen:true}}func(c*Curtain)Open(){c.isOpentruefmt.Printf( [%s] 开窗帘\n,c.name)}func(c*Curtain)Close(){c.isOpenfalsefmt.Printf( [%s] 关窗帘\n,c.name)}// // 具体命令实现// // --- 灯开关命令 ---typeLightOnCommandstruct{light*Light// 撤销快照prevIsOnboolprevBrightint}funcNewLightOnCommand(light*Light)*LightOnCommand{returnLightOnCommand{light:light}}func(c*LightOnCommand)Execute(){c.prevIsOnc.light.isOn c.prevBrightc.light.brightness c.light.TurnOn()}func(c*LightOnCommand)Undo(){if!c.prevIsOn{c.light.TurnOff()}else{c.light.isOntruec.light.brightnessc.prevBright fmt.Printf( [%s] 恢复亮度 %d%%\n,c.light.name,c.prevBright)}}func(c*LightOnCommand)Description()string{return开灯}// --- 空调开关命令 ---typeACOnCommandstruct{ac*AirConditioner prevIsOnboolprevTempint}funcNewACOnCommand(ac*AirConditioner)*ACOnCommand{returnACOnCommand{ac:ac}}func(c*ACOnCommand)Execute(){c.prevIsOnc.ac.isOn c.prevTempc.ac.temperature c.ac.TurnOn()}func(c*ACOnCommand)Undo(){if!c.prevIsOn{c.ac.TurnOff()}else{c.ac.isOntruec.ac.temperaturec.prevTemp fmt.Printf( [%s] 恢复温度 %d°C\n,c.ac.name,c.prevTemp)}}func(c*ACOnCommand)Description()string{return开空调}// --- 窗帘关闭命令 ---typeCurtainCloseCommandstruct{curtain*Curtain prevOpenbool}funcNewCurtainCloseCommand(curtain*Curtain)*CurtainCloseCommand{returnCurtainCloseCommand{curtain:curtain}}func(c*CurtainCloseCommand)Execute(){c.prevOpenc.curtain.isOpen c.curtain.Close()}func(c*CurtainCloseCommand)Undo(){ifc.prevOpen{c.curtain.Open()}else{fmt.Printf( [%s] 维持关闭\n,c.curtain.name)}}func(c*CurtainCloseCommand)Description()string{return关窗帘}// --- 宏命令组合多个命令 ---typeMacroCommandstruct{namestringcommands[]Command}funcNewMacroCommand(namestring,commands...Command)*MacroCommand{returnMacroCommand{name:name,commands:commands}}func(m*MacroCommand)Execute(){fmt.Printf( 执行宏命令: %s\n,m.name)for_,cmd:rangem.commands{cmd.Execute()}}func(m*MacroCommand)Undo(){fmt.Printf( 撤销宏命令: %s\n,m.name)// 逆序撤销fori:len(m.commands)-1;i0;i--{m.commands[i].Undo()}}func(m*MacroCommand)Description()string{returnm.name}// // 调用者遥控器// typeRemoteControlstruct{history[]Command// 命令历史用于撤销}funcNewRemoteControl()*RemoteControl{returnRemoteControl{}}// PressButton 按下按钮执行命令func(r*RemoteControl)PressButton(cmd Command){fmt.Printf([遥控器] 执行: %s\n,cmd.Description())cmd.Execute()r.historyappend(r.history,cmd)}// PressUndo 撤销上一次命令func(r*RemoteControl)PressUndo(){iflen(r.history)0{fmt.Println([遥控器] 没有可撤销的操作)return}// 取出最后一条命令lastIdx:len(r.history)-1cmd:r.history[lastIdx]r.historyr.history[:lastIdx]fmt.Printf([遥控器] 撤销: %s\n,cmd.Description())cmd.Undo()}// // 主函数// funcmain(){// 创建设备livingLight:NewLight(客厅灯)bedroomAC:NewAC(卧室空调)livingCurtain:NewCurtain(客厅窗帘)// 创建命令lightOn:NewLightOnCommand(livingLight)acOn:NewACOnCommand(bedroomAC)curClose:NewCurtainCloseCommand(livingCurtain)// 创建宏命令离家模式 关窗帘 开灯 开空调... 不对// 离家模式应该是关灯 关空调 关窗帘// 但我们只有 On 命令让我用宏命令演示回家模式comeHome:NewMacroCommand(回家模式,lightOn,acOn,curClose)// 创建遥控器remote:NewRemoteControl()fmt.Println( 1. 单个命令执行与撤销 )remote.PressButton(lightOn)remote.PressButton(acOn)remote.PressUndo()// 撤销开空调remote.PressUndo()// 撤销开灯fmt.Println(\n 2. 宏命令一键执行 )remote.PressButton(comeHome)fmt.Println(\n 3. 宏命令整体撤销 )remote.PressUndo()// 撤销整个回家模式fmt.Println(\n 4. 撤销空历史 )remote.PressUndo()remote.PressUndo()}七、运行结果 1. 单个命令执行与撤销 [遥控器] 执行: 开灯 [客厅灯] 开灯亮度 80% [遥控器] 执行: 开空调 [卧室空调] 开空调温度 26°C [遥控器] 撤销: 开空调 [卧室空调] 关空调 [遥控器] 撤销: 开灯 [客厅灯] 关灯 2. 宏命令一键执行 [遥控器] 执行: 回家模式 执行宏命令: 回家模式 [客厅灯] 开灯亮度 80% [卧室空调] 开空调温度 26°C [客厅窗帘] 关窗帘 3. 宏命令整体撤销 [遥控器] 撤销: 回家模式 撤销宏命令: 回家模式 [客厅窗帘] 开窗帘 [卧室空调] 关空调 [客厅灯] 关灯 4. 撤销空历史 [遥控器] 没有可撤销的操作 [遥控器] 没有可撤销的操作八、关键设计决策解析1. Undo 的快照策略命令对象在Execute()时保存了接收者执行前的状态快照prevIsOn、prevBright等。Undo 时根据快照恢复。这是命令模式支持撤销的核心机制。有两种快照策略局部快照本实现只保存变化的字段。优点是内存占用小缺点是每个命令类都要手写快照逻辑全量快照在 Execute 前深拷贝整个接收者。优点是通用缺点是内存浪费大2. 宏命令的撤销顺序宏命令 Execute 时正序执行先A后B后CUndo 时必须逆序撤销先C后B后A。这就像穿衣服和脱衣服——穿是先内后外脱是先外后内顺序不能乱。3. 函数式命令的简化当命令不需要 Undo 时Go 可以用func类型大幅简化typeSimpleCommandfunc()func(f SimpleCommand)Execute(){f()}但一旦需要 Undo就必须用结构体保存状态函数式方案就力不从心了。4. 命令模式 vs 观察者模式两者都涉及触发操作但方向不同命令模式调用者 → 命令 → 接收者一对一明确知道发给谁观察者模式被观察者 → 所有观察者一对多不关心具体是谁九、实际项目身影database/sql事务Begin → Exec → Commit/RollbackRollback 就是命令的 UndoHTTP 中间件每个中间件是一个命令按链式顺序执行Git 操作每个 commit 是一个命令revert 就是 Undo文本编辑器每次编辑操作封装为命令CtrlZ 就是 Undo任务队列把命令序列化后放入消息队列Worker 取出后反序列化执行十、小结命令模式的本质是把请求从过程调用变成对象传递。这层封装看似多余实则为延迟执行、排队、撤销、日志、宏操作提供了基础。在 Go 中如果只需 Execute 不需 Undo可以用func简化一旦需要 Undo 或组合就用接口结构体的完整实现。