⌨️ 命令模式（Command Pattern）深度解析

——以Unity实现可撤销操作与智能输入系统为核心案例

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一、模式本质与核心价值

核心目标：
✅ 封装操作为对象，支持撤销/重做功能
✅ 解耦请求发送者与执行者，提升系统扩展性
✅ 支持请求队列与日志记录，实现复杂操作管理

关键术语：

• Command（命令接口）：定义执行操作的统一接口
• ConcreteCommand（具体命令）：实现具体业务逻辑
• Invoker（调用者）：触发命令执行（如输入处理器）
• Receiver（接收者）：实际执行操作的对象

数学表达：
操作历史H可表示为命令序列：
H = [C₁, C₂, …, Cₙ]
撤销操作为：H.pop() → ExecuteInverse(Cₙ)

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二、经典UML结构

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三、Unity实战代码（可撤销的建造系统）

1. 定义命令接口与接收者

public interface ICommand {void Execute();void Undo();
}public class Builder : MonoBehaviour {public void BuildWall(Vector3 position) {Instantiate(wallPrefab, position, Quaternion.identity);}public void DestroyWall(Vector3 position) {var wall = Physics.OverlapSphere(position, 0.5f).FirstOrDefault(c => c.CompareTag("Wall"));if(wall != null) Destroy(wall.gameObject);}
}

2. 实现具体命令

public class BuildCommand : ICommand {private Builder _builder;private Vector3 _position;private GameObject _builtWall;public BuildCommand(Builder builder, Vector3 pos) {_builder = builder;_position = pos;}public void Execute() {_builder.BuildWall(_position);_builtWall = GameObject.FindWithTag("Wall");}public void Undo() {if(_builtWall != null) {_builder.DestroyWall(_builtWall.transform.position);}}
}

3. 命令管理器（Invoker）

public class CommandManager : MonoBehaviour {private Stack<ICommand> _commandHistory = new();private Stack<ICommand> _redoStack = new();public void ExecuteCommand(ICommand command) {command.Execute();_commandHistory.Push(command);_redoStack.Clear();}public void Undo() {if(_commandHistory.Count == 0) return;var cmd = _commandHistory.Pop();cmd.Undo();_redoStack.Push(cmd);}public void Redo() {if(_redoStack.Count == 0) return;var cmd = _redoStack.Pop();cmd.Execute();_commandHistory.Push(cmd);}
}

4. 客户端使用

public class BuildController : MonoBehaviour {[SerializeField] private Builder builder;[SerializeField] private CommandManager cmdManager;void Update() {if(Input.GetMouseButtonDown(0)) {var ray = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);if(Physics.Raycast(ray, out var hit)) {var cmd = new BuildCommand(builder, hit.point);cmdManager.ExecuteCommand(cmd);}}if(Input.GetKeyDown(KeyCode.Z)) cmdManager.Undo();if(Input.GetKeyDown(KeyCode.Y)) cmdManager.Redo();}
}

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四、模式进阶技巧

1. 宏命令（组合命令）

public class MacroCommand : ICommand {private List<ICommand> _commands = new();public void Add(ICommand cmd) => _commands.Add(cmd);public void Execute() {foreach(var cmd in _commands) cmd.Execute();}public void Undo() {foreach(var cmd in _commands.AsEnumerable().Reverse()) {cmd.Undo();}}
}

2. 异步命令执行

public class AsyncMoveCommand : ICommand {public async Task ExecuteAsync() {await MoveCoroutine();}private IEnumerator MoveCoroutine() {// 移动动画协程}
}

3. 命令序列化

[System.Serializable]
public class SaveCommand : ICommand {public string SaveData;public void Execute() {PlayerPrefs.SetString("Save", SaveData);}public void Undo() {PlayerPrefs.DeleteKey("Save");}
}

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五、游戏开发典型应用场景

1. 输入映射系统

   public class InputSystem {private Dictionary<KeyCode, ICommand> _keyBindings = new();public void Update() {foreach(var binding in _keyBindings) {if(Input.GetKeyDown(binding.Key)) {binding.Value.Execute();}}}
   }
   

2. AI行为队列

   public class AICommander {private Queue<ICommand> _actionQueue = new();public void ScheduleAction(ICommand cmd) {_actionQueue.Enqueue(cmd);}void Update() {if(_actionQueue.Count > 0) {_actionQueue.Dequeue().Execute();}}
   }
   

3. 网络命令同步

   public class NetworkCommand : ICommand {public void Execute() {if(PhotonNetwork.IsMasterClient) {photonView.RPC("RpcExecute", RpcTarget.All);}}[PunRPC]private void RpcExecute() {// 实际执行逻辑}
   }
   

4. 回放系统

   public class ReplaySystem {private List<TimestampedCommand> _commandLog = new();public void Record(ICommand cmd) {_commandLog.Add(new TimestampedCommand(Time.time, cmd));}public void PlayReplay() {StartCoroutine(ReplayCommands());}
   }
   

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六、性能优化策略

策略	实现方式	适用场景
命令池	重用命令对象	高频命令创建
批量处理	合并相似命令	大量小操作
延迟执行	分帧处理命令队列	性能敏感场景
二进制序列化	优化存储空间	回放/存档系统

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七、模式对比与选择

维度	命令模式	策略模式
目的	封装操作	替换算法
状态管理	支持撤销	无状态
执行时机	可延迟执行	立即执行
典型应用	输入处理	AI决策

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八、最佳实践原则

1. 接口最小化：保持命令接口简洁
2. 不可变状态：命令参数应在构造时确定
3. 原子操作：每个命令代表一个完整操作
4. 安全撤销：确保Undo操作的幂等性

   public void Undo() {if(_isUndone) return;// 撤销逻辑_isUndone = true;
   }
   

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九、常见问题解决方案

Q1：如何处理命令依赖？
→ 实现命令版本控制

public class VersionedCommand : ICommand {public int Version;public bool IsCompatibleWith(int currentVersion) {return Version <= currentVersion;}
}

Q2：如何优化大量命令存储？
→ 使用增量压缩

public class DeltaCommand : ICommand {private byte[] _deltaData;public void Compress(CommandState fullState) {// 计算差异并压缩}
}

Q3：如何处理网络延迟？
→ 实现预测回滚

public class PredictiveMoveCommand : ICommand {public void Execute() {_predictedPosition = CalculatePrediction();_serverPosition = NetworkSync();if(_predictedPosition != _serverPosition) {RollbackAndResync();}}
}

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