游戏编程模式——命令模式（Command）

概念

命令模式（Command Pattern）是一种数据驱动的设计模式，它属于行为型模式。请求以命令的形式包裹在对象中，并传给调用对象。调用对象寻找可以处理该命令的合适的对象，并把该命令传给相应的对象，该对象执行命令。

简单来说就是把命令封装成一个对象，并实现请求者和执行者的解耦，进而可以改变请求者和执行者的组合。此外，命令模式也很适合实现撤销功能。

常见应用

游戏开发中常见的应用是输入处理和撤消/重做。

• 输入处理：输入模块或AI发出命令，由指定对象执行命令，实现输入模块（或AI）和对象的解耦。于是只要让角色都能执行对应的指令，玩家就可以控制不同的角色；AI也可以控制不同的敌人，同样的敌人也可以受到不同的AI控制（比如高难度下高进攻性的AI或低难度下的摸鱼AI）。

• 撤销重做：通过保存执行过的指令的队列，反向撤销这些指令进行的操作，就可以实现重做的功能。比如悔棋。

注意：以下代码为基于Unity的C#，但并未经过验证，可以当作伪代码，其他语言需针对自身特性，但思路一致。

输入处理

通常我们代码会写成下面这样：

private void InputHandler()
{if (Input.GetButton("Jump")) Jump();if (Input.GetButton("Fire")) Fire();// 此处省略其他输入处理
}private void Jump()
{// 跳跃功能实现
}
// 此处省略其他功能实现

但如此一来，输入和动作就耦合到一个模块中了。

为了实现命令模式，首先要实现指令基类：

public abstract class Command
{public abstract void Execute(GameObject obj);
}

随后实现指令子类

class JumpCommand: Command
{public override void Execute(GameObject obj){obj.SendMessage("Jump");}
}
// 此处省略其他子类

在输入处理程序中，保存每一个按键所对应命令的指针：

public GameObject obj; // 受控对象
private readonly _jumpCommand = new JumpCommand();
// 此处省略其他指令的实例化private void InputHandler()
{if (Input.GetButton("Jump")) _jumpCommand.Execute(obj);// 此处省略其他输入处理
}

撤销/重做

在原本基类的基础上，还需要实现一个Undo方法，用以撤销Execute进行的操作。由于撤销的操作对象是不言而喻的，因此在Execute中用变量_obj记下操作对象，在Undo时针对_obj进行撤销。基类变成下面这样：

public abstract class Command
{public abstract void Execute(GameObject obj);public abstract void Undo();
}public class MoveCommand: Command
{private GameObject _obj;public override void Execute(GameObject obj){_obj = obj;_obj.SendMessage("Move");}public override void Undo(){_obj.SendMessage("MoveUndo");}
}

其中，_obj也可以在构造函数中指定，Execute就可以不必每次都传入obj了。

随后，新建一个CommandManager来管理执行过的指令：

public class CommandManager : MonoBehaviour
{private static Stack commands = new Stack();public static void Add(Command cmd){commands.Push(cmd);}public static void Undo(){if (commands.Count > 0)commands.Pop().Undo();}
}

撤销时的顺序应该是后执行的指令先撤销，即先进后出（FILO），因此应该使用栈（stack）来保存指令序列。撤销时，只要调用弹出栈顶的命令，并调用其Undo方法即可。

修改后的输入处理程序如下：

public GameObject obj; // 受控对象
private readonly _moveCommand = new MoveCommand();
// 此处省略其他指令的实例化private void InputHandler()
{if (Input.GetButton("Move")){_moveCommand.Execute(obj);CommandManager.Add(_moveCommand);}if (Input.GetButton("MoveUndo")){CommandManager.Undo();}// 此处省略其他输入处理
}

重做功能与之类似，只需在CommandManager中额外加一个栈来保存被撤销的指令，重做时依次调用栈顶的Execute方法即可。

也可以简单地使用顺序表来实现这个功能，使用一个指针来代表下一个空位。撤销时指针-1，并撤销当前命令；重做时执行当前命令，指针+1；新的命令存到指针指向的位置后指针+1，并将当前位置置为Null以防止重做。

注意：此处的代码存在问题，即每次存入指令序列的都是同一个指令，在指令的操作很简单（如前移1格）或撤消/重做以外的情况下，这样可以达成需求，但在其他一些情况下你可能需要每次都实例化一个新的指令。比如在某战棋游戏中，移动指令可能代表了角色从移动到，这个两个坐标对于每次行动都不一样，因此需要每次执行时都重新实例化一个新的指令，否则新的坐标会覆盖前一次坐标，导致无法实现撤销的功能。

参考资料

• "命令模式 | 菜鸟教程." https://www.runoob.com/design-pattern/command-pattern.html

• "Command · Design Patterns Revisited · Game Programming Patterns." http://gameprogrammingpatterns.com/command.html#directions-for-actors

• Unity样例代码：https://pan.baidu.com/s/1hRpCP9qvzqx0V3v3bjLbXw?pwd=salt

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