摘要：命令模式可将请求转换为一个包含与请求相关的所有信息的对象， 它能将请求参数化、延迟执行、实现 Undo / Redo 操作等。
本文分享自华为云社区《【Go实现】实践GoF的23种设计模式：命令模式》，作者：元闰子。
现在的软件系统往往是分层设计。在业务层执行一次请求时，我们很清楚请求的上下文，包括，请求是做什么的、参数有哪些、请求的接收者是谁、返回值是怎样的。相反，基础设施层并不需要完全清楚业务上下文，它只需知道请求的接收者是谁即可，否则就耦合过深了。
因此，我们需要对请求进行抽象，将上下文信息封装到请求对象里，这其实就是命令模式，而该请求对象就是 Command。
GoF 对命令模式（Command Pattern）的定义如下：
Encapsulate a request as an object, thereby letting you parameterize clients with different requests, queue or log requests, and support undoable operations.
也即，命令模式可将请求转换为一个包含与请求相关的所有信息的对象， 它能将请求参数化、延迟执行、实现 Undo / Redo 操作等。
上述的请求是广义上的概念，可以是网络请求，也可以是函数调用，更通用地，指一个动作。
命令模式主要包含 3 种角色：
命令模式，一方面，能够使得 Invoker 与 Receiver 消除彼此之间的耦合，让对象之间的调用关系更加灵活；另一方面，能够很方便地实现延迟执行、Undo、Redo 等操作，因此被广泛应用在软件设计中。
在 简单的分布式应用系统（示例代码工程）中，db 模块用来存储服务注册信息和系统监控数据。其中，服务注册信息拆成了 profiles 和 regions 两个表，在服务发现的业务逻辑中，通常需要同时操作两个表，为了避免两个表数据不一致的问题，db 模块需要提供事务功能:
事务的核心功能之一是，当其中某个语句执行失败时，之前已执行成功的语句能够回滚，而使用命令模式能够很方便地实现该功能。
// demo/db/transaction.go package db // Command 执行数据库操作的命令接口 // 关键点1: 定义命令抽象接口 type Command interface { // 关键点2: 命令抽象接口中声明执行命令的方法 Exec() error // Exec 执行insert、update、delete命令 // 关键点3: 如果有撤销功能，则需要定义Undo方法 Undo() // Undo 回滚命令 setDb(db Db) // SetDb 设置关联的数据库 } // Transaction Db事务实现，事务接口的调用顺序为begin -> exec -> exec > ... -> commit // 关键点4: 定义Invoker对象 type Transaction struct { name string db Db // 关键点5: Invoker对象持有Command的引用 cmds []Command } // Begin 开启一个事务 func (t *Transaction) Begin() { t.cmds = make([]Command, 0) } // Exec 在事务中执行命令，先缓存到cmds队列中，等commit时再执行 func (t *Transaction) Exec(cmd Command) error { if t.cmds == nil { return ErrTransactionNotBegin } cmd.setDb(t.db) t.cmds = append(t.cmds, cmd) return nil } // Commit 提交事务，执行队列中的命令，如果有命令失败，则回滚后返回错误 // 关键点6: 为Invoker对象定义Call方法，在方法内调用Command的执行方法Exec func (t *Transaction) Commit() error { history := &cmdHistory{history: make([]Command, 0, len(t.cmds))} for _, cmd := range t.cmds { if err := cmd.Exec(); err != nil { history.rollback() return err } history.add(cmd) } return nil } // cmdHistory 命令执行历史 type cmdHistory struct { history []Command } func (c *cmdHistory) add(cmd Command) { c.history = append(c.history, cmd) } // 关键点7: 在回滚方法中，调用已执行命令的Undo方法 func (c *cmdHistory) rollback() { for i := len(c.history) - 1; i >= 0; i-- { c.history[i].Undo() } } // InsertCmd 插入命令 // 关键点8: 定义具体的命令类，实现Command接口 type InsertCmd struct { // 关键点9: 命令通常持有接收者的引用，以便在执行方法中与接收者交互 db Db tableName string primaryKey interface{} newRecord interface{} } // 关键点10: 命令对象执行方法中，调用Receiver的Action方法，这里的Receiver为db对象，Action方法为Insert方法 func (i *InsertCmd) Exec() error { return i.db.Insert(i.tableName, i.primaryKey, i.newRecord) } func (i *InsertCmd) Undo() { i.db.Delete(i.tableName, i.primaryKey) } func (i *InsertCmd) setDb(db Db) { i.db = db } // UpdateCmd 更新命令 type UpdateCmd struct {...} // DeleteCmd 删除命令 type DeleteCmd struct {...}
客户端可以这么使用：
func client() { transaction := db.CreateTransaction("register" + profile.Id) transaction.Begin() rcmd := db.NewUpdateCmd(regionTable).WithPrimaryKey(profile.Region.Id).WithRecord(profile.Region) transaction.Exec(rcmd) pcmd := db.NewUpdateCmd(profileTable).WithPrimaryKey(profile.Id).WithRecord(profile.ToTableRecord()) transaction.Exec(pcmd) if err := transaction.Commit(); err != nil { return ... } return ... }
总结实现命令模式的几个关键点：
值得注意的是，本例子中 Transaction 对象在 Transaction.Exec 方法中只是将 Command 保存在队列中，只有当调用 Transaction.Commit 方法时才延迟执行相应的命令。
Go 标准库的 os/exec 包也用到了命令模式。
package main import ( "os/exec" ) // 对应命令模式中的Invoker func main() { cmd := exec.Command("sleep", "1") err := cmd.Run() }
在上述例子中，我们通过 exec.Command 方法将一个 shell 命令转换成一个命令对象 exec.Cmd，其中的 Cmd.Run() 方法即是命令执行方法；而 main() 函数，对应到命令模式中的 Invoker；Receiver 则是操作系统执行 shell 命令的具体进程，从 exec.Cmd 的源码中可以看到：
// src/os/exec/exec.go package exec // 对应命令模式中的Command type Cmd struct { ... // 对应命令模式中的Receiver Process *os.Process ... } // 对应命令模式中Command的执行方法 func (c *Cmd) Run() error { if err := c.Start(); err != nil { return err } return c.Wait() } func (c *Cmd) Start() error { ... // Command与Receiver的交互 c.Process, err = os.StartProcess(c.Path, c.argv(), &os.ProcAttr{...}) ... }
CQRS 架构，全称为 Command Query Responsibility Segregation，命令查询职责隔离架构。CQRS 架构是微服务架构模式中的一种，它利用事件（命令）来维护从多个服务复制数据的只读视图，通过读写分离思想，提升微服务架构下查询的性能。
CQRS 架构可分为 命令端 和 查询端，其中命令端负责数据的更新；查询端负责数据的查询。命令端的写数据库在数据更新时，会向查询端的只读数据库发送一个同步数据的事件，保证数据的最终一致性。
其中的命令端，就使用到了命令模式的思想，将数据更新请求封装成命令，异步更新到写数据库中。
在实现 Undo/Redo 操作时，你通常需要同时使用 命令模式 和 备忘录模式。
另外，命令模式 也常常和观察者模式 一起出现，比如在 CQRS 架构中，当命令端更新数据库后，写数据库就会通过事件将数据同步到读数据库上，这里就用到了观察者模式。
可以在 用Keynote画出手绘风格的配图 中找到文章的绘图方法。
[1] 【Go实现】实践GoF的23种设计模式：SOLID原则, 元闰子
[2] 【Go实现】实践GoF的23种设计模式：观察者模式, 元闰子
[3] Design Patterns, Chapter 5. Behavioral Patterns, GoF
[4] 命令模式, refactoringguru.cn
[5] The command pattern in Go, rolandjitsu
[6] CQRS 模式, microsoft azure
[7] CQRS Design Pattern in Microservices Architectures, Mehmet Ozkaya