命令模式(三)

作者：喵喵爱编程 | 2024-08-12 07:32:18

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命令模式(三)

队列请求

        所谓队列请求，就是对命令对象进行排队，组成工作队列，然后依次取出命令对象来执行。多用多线程或者线程池来进行命令队列的处理，当然也可以不用多线程，就是一个线程，一个命令一个命令的循环处理，就是慢点。
        继续宏命令的例子，其实在后厨，会收到很多很多的菜单，一般是按照菜单传递到后厨的先后顺序来进行处理，对每张菜单，假定也是按照菜品的先后顺序进行制作，那么在后厨就自然形成了一个菜品的队列，也就是很多个用户的命令对象的队列。
        后厨有很多厨师，每个厨师都从这个命令队列里面取出一个命令，然后按照命令做出菜来，就相当于多个线程在同时处理一个队列请求。
        因此后厨就是一个很典型的队列请求的例子。
        提示一点：后厨的厨师与命令队列之间是没有任何关联的，也就是说是完全解耦的。命令队列是客户发出的命令，厨师只是负责从队列里面取出一个，处理，然后再取下一个，再处理，仅此而已，厨师不知道也不管客户是谁。
下面就一起来看看如何实现队列请求。
1：如何实现命令模式的队列请求
（1）先从命令接口开始，除了execute方法外，新加了一个返回发出命令的桌号，就是点菜的桌号，还有一个是为命令对象设置接收者的方法，也把它添加到接口上，这个是为了后面多线程处理的时候方便使用。示例代码如下：


/** 
 * 命令接口，声明执行的操作 
 */  
public interface Command {  
    /** 
     * 执行命令对应的操作 
     */  
    public void execute();  
    /** 
     * 设置命令的接收者 
     * @param cookApi 命令的接收者  
     */  
    public void setCookApi(CookApi cookApi);  
    /** 
     * 返回发起请求的桌号，就是点菜的桌号 
     * @return 发起请求的桌号 
     */  
    public int getTableNum();  
}

（2）厨师的接口也发生了一点变化，在cook的方法上添加了发出命令的桌号，这样在多线程输出信息的时候，才知道到底是在给哪个桌做菜，示例代码如下：


/** 
 * 厨师的接口 
 */  
public interface CookApi {  
    /** 
     * 示意，做菜的方法 
     * @param tableNum 点菜的桌号 
     * @param name 菜名 
     */  
    public void cook(int tableNum,String name);  
}

（3）开始来实现命令接口，为了简单，这次只有热菜，因为要做工作都在后厨的命令队列里面，因此凉菜就不要了，示例代码如下：


/** 
 * 命令对象，绿豆排骨煲 
 */  
public class ChopCommand implements Command{  
    /** 
     * 持有具体做菜的厨师的对象 
     */  
    private CookApi cookApi = null;  
    /** 
     * 设置具体做菜的厨师的对象 
     * @param cookApi 具体做菜的厨师的对象 
     */  
    public void setCookApi(CookApi cookApi) {  
        this.cookApi = cookApi;  
    }  
    /** 
     * 点菜的桌号 
     */  
    private int tableNum;  
    /** 
     * 构造方法，传入点菜的桌号 
     * @param tableNum 点菜的桌号 
     */  
    public ChopCommand(int tableNum){  
        this.tableNum = tableNum;  
    }  
    public int getTableNum(){  
        return this.tableNum;  
    }  
    public void execute() {  
        this.cookApi.cook(tableNum,"绿豆排骨煲");  
    }  
}

还有一个命令对象是“北京烤鸭“，跟上面实现一样，只是菜名不同而已，所以就不去展示示例代码了。
（4）接下来构建很重要的命令对象的队列，其实也不是有多难，多个命令对象嘛，用个集合来存储就好了，然后按照放入的顺序，先进先出即可。
请注意：为了演示的简单性，这里没有使用java.util.Queue，直接使用List来模拟实现了。
示例代码如下：


/** 
 * 命令队列类 
 */  
public class CommandQueue {  
    /** 
* 用来存储命令对象的队列 
*/  
    private static List<Command> cmds = new ArrayList<Command>();  
    /** 
     * 服务员传过来一个新的菜单，需要同步， 
     * 因为同时会有很多的服务员传入菜单，而同时又有很多厨师在从队列里取值 
     * @param menu 传入的菜单 
     */  
    public  synchronized  static void addMenu(MenuCommand menu){  
        //一个菜单对象包含很多命令对象  
        for(Command cmd : menu.getCommands()){  
            cmds.add(cmd);  
        }  
    }  
    /** 
     * 厨师从命令队列里面获取命令对象进行处理，也是需要同步的 
     */  
    public   synchronized   static Command getOneCommand(){  
        Command cmd = null;  
        if(cmds.size() > 0 ){  
            //取出队列的第一个，因为是约定的按照加入的先后来处理  
            cmd = cmds.get(0);  
            //同时从队列里面取掉这个命令对象  
            cmds.remove(0);  
        }  
        return cmd;  
    }  
}

提示：这里并没有考虑一些复杂的情况，比如：如果命令队列里面没有命令，而厨师又来获取命令怎么办？这里只是做一个基本的示范，并不是完整的实现，所以这里就没有去处理这些问题了，当然出现这种问题，就需要使用wait/notify来进行线程调度了。
（5）有了命令队列，谁来向这个队列里面传入命令呢？
很明显是服务员，当客户点菜完成，服务员就会执行菜单，现在执行菜单就相当于把菜单直接传递给后厨，也就是要把菜单里的所有命令对象加入到命令队列里面。因此菜单对象的实现需要改变，示例代码如下：


/** 
 * 菜单对象，是个宏命令对象 
 */  
public class MenuCommand implements Command {  
    /** 
      * 用来记录组合本菜单的多道菜品，也就是多个命令对象 
*/  
    private Collection<Command> col = new ArrayList<Command>();  
    /** 
     * 点菜，把菜品加入到菜单中 
     * @param cmd 客户点的菜 
     */  
    public void addCommand(Command cmd){  
        col.add(cmd);  
    }  
    public void setCookApi(CookApi cookApi){  
        //什么都不用做  
    }  
    public int getTableNum(){  
        //什么都不用做  
        return 0;  
    }  
    /** 
     * 获取菜单中的多个命令对象 
     * @return 菜单中的多个命令对象 
     */  
    public Collection<Command> getCommands(){  
        return this.col;  
    }     
  
    public void execute() {  
        //执行菜单就是把菜单传递给后厨  
        CommandQueue.addMenu(this);  
    }  
}

（6）现在有了命令队列，也有人负责向队列里面添加命令了，可是谁来执行命令队列里面的命令呢？
答案是：由厨师从命令队列里面获取命令，并真正处理命令，而且厨师在处理命令前会把自己设置到命令对象里面去当接收者，表示这个菜由我来实际做。
厨师对象的实现，大致有如下的改变：

为了更好的体现命令队列的用法，再说实际情况也是多个厨师，这里用多线程来模拟多个厨师，他们自己从命令队列里面获取命令，然后处理命令，然后再获取下一个，如此反复，因此厨师类要实现多线程接口。
还有一个改变，为了在多线程中输出信息，让我们知道是哪一个厨师在执行命令，给厨师添加了一个姓名的属性，通过构造方法传入。
另外一个改变是为了在多线程中看出效果，在厨师真正做菜的方法里面使用随机数模拟了一个做菜的时间。

好了，介绍完了改变的地方，一起看看代码吧，示例代码如下：


/** 
 * 厨师对象，做热菜的厨师 
 */  
public class HotCook implements CookApi,Runnable{  
    /** 
     * 厨师姓名 
     */  
    private String name;  
    /** 
     * 构造方法，传入厨师姓名 
     * @param name 厨师姓名 
     */  
    public HotCook(String name){  
        this.name = name;  
    }     
    public void cook(int tableNum,String name) {  
        //每次做菜的时间是不一定的，用个随机数来模拟一下  
        int cookTime = (int)(20 * Math.random());  
        System.out.println(this.name+"厨师正在为"+tableNum  
+"号桌做："+name);  
        try {  
            //让线程休息这么长时间，表示正在做菜  
            Thread.sleep(cookTime);  
        } catch (InterruptedException e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
        System.out.println(this.name+"厨师为"+tableNum  
+"号桌做好了："+name+",共计耗时="+cookTime+"秒");  
    }  
    public void run() {  
        while(true){  
            //到命令队列里面获取命令对象  
            Command cmd = CommandQueue.getOneCommand();  
            if(cmd != null){  
                //说明取到命令对象了，这个命令对象还没有设置接收者  
                //因为前面都还不知道到底哪一个厨师来真正执行这个命令  
                //现在知道了，就是当前厨师实例，设置到命令对象里面  
                cmd.setCookApi(this);  
                //然后真正执行这个命令  
                cmd.execute();  
            }  
            //休息1秒  
            try {  
                Thread.sleep(1000L);  
            } catch (InterruptedException e) {  
                e.printStackTrace();  
            }  
        }  
    }  
}

（7）该来看看服务员类了，由于现在考虑了后厨的管理，因此从实际来看，这次服务员也不知道到底命令的真正接收者是谁了，也就是说服务员也不知道某个菜到底最后由哪一位厨师完成，所以服务员类就简单了。

组装命令对象和接收者的功能后移到厨师类的线程里面了，当某个厨师从命令队列里面获取一个命令对象的时候，这个厨师就是这个命令的真正接收者。
看看服务员类的示例代码如下：


/** 
 * 服务员，负责组合菜单,还负责执行调用 
 */  
public class Waiter {  
    /** 
     * 持有一个宏命令对象——菜单 
     */  
    private MenuCommand menuCommand = new MenuCommand();  
    /** 
     * 客户点菜 
     * @param cmd 客户点的菜，每道菜是一个命令对象 
     */  
    public void orderDish(Command cmd){  
        //添加到菜单中  
        menuCommand.addCommand(cmd);  
    }  
    /** 
     * 客户点菜完毕，表示要执行命令了，这里就是执行菜单这个组合命令 
     */  
    public void orderOver(){  
        this.menuCommand.execute();  
    }  
}

（8）在见到曙光之前，还有一个问题要解决，就是谁来启动多线程的厨师呢？
为了实现后厨的管理，为此专门定义一个后厨管理的类，在这个类里面去启动多个厨师的线程。而且这种启动在运行期间应该只有一次。示例代码如下：


/** 
 * 后厨的管理类，通过此类让后厨的厨师进行运行状态 
 */  
public class CookManager {  
    /** 
     * 用来控制是否需要创建厨师，如果已经创建过了就不要再执行了 
     */  
    private static boolean runFlag = false;  
    /** 
     * 运行厨师管理，创建厨师对象并启动他们相应的线程， 
     * 无论运行多少次，创建厨师对象和启动线程的工作就只做一次 
     */  
    public static void runCookManager(){  
        if(!runFlag){  
            runFlag = true;  
            //创建三位厨师  
            HotCook cook1 = new HotCook("张三");  
            HotCook cook2 = new HotCook("李四");  
            HotCook cook3 = new HotCook("王五");  
  
            //启动他们的线程  
            Thread t1 = new Thread(cook1);  
            t1.start();  
            Thread t2 = new Thread(cook2);  
            t2.start();  
            Thread t3 = new Thread(cook3);  
            t3.start();  
        }  
    }  
}

（9）曙光来临了，写个客户端测试测试，示例代码如下：


public class Client {  
    public static void main(String[] args) {  
        //先要启动后台，让整个程序运行起来  
        CookManager.runCookManager();  
          
        //为了简单，直接用循环模拟多个桌号点菜  
        for(int i = 0;i<5;i++){  
            //创建服务员  
            Waiter waiter = new Waiter();  
            //创建命令对象，就是要点的菜  
            Command chop = new ChopCommand(i);  
            Command duck = new DuckCommand(i);  
  
            //点菜，就是把这些菜让服务员记录下来  
            waiter.orderDish(chop);  
            waiter.orderDish(duck);  
  
            //点菜完毕  
            waiter.orderOver();  
        }         
    }  
}

（10）运行一下，看看效果，可能每次运行的效果不一样，毕竟是使用多线程在处理请求队列，某次运行的结果如下：

好好观察上面的数据，在多线程环境下，虽然保障了命令对象取出的顺序是先进先出，但是究竟是哪一个厨师来做，还有具体做多长时间都是不定的。

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