3 命令模式

命令模式也许是最能发挥bind/function威力的模式，它可以把请求，调用函数等操作打包成对象，然后可以对对象统一管理，方便的实现用户操作的汇总、回退等。《设计模式》这本书里面，是继承抽象的基类，然后使用基类对象实现命令的管理。而采用bind/function更加简单直接，直接把一切可调用物（无论是普通函数、还是Lamda函数，还是类里面的函数）都打包成对象。

网上介绍命令模式一般都是结合GUI程序。我提出使用命令模式的另一个例子。

考虑一个模块，有若干个输入，输出一个信号。也就是说，输入输出是明确的。但是模块内部非常复杂，有许多的子模块。这样的模块应该具有普遍性。比如说，继电保护装置，输入的是电流电压这样的原始测量数据，输出离散信号，可能是动作，或者信号，或者不动作等等。但是继电保护装置内部的结构很复杂，有许多功能子模块。前段时间失事的波音737MAX飞机的下压机头程序，输入的是迎角传感器数据，输出的是飞机飞行姿态指标。内部肯定也有许多子模块。

如果构建子模块的时候，只需要考虑子模块的内部实现，不需要考虑子模块的输入从哪里来，输出往哪里去。这样就可以最大程度的解耦、降低心智负担。至于子模块间的联系，由上层模块负责。这样，模块逻辑的拓扑构建，与各个子模块具体的计算是分离的。我们完全可以运行中动态改变模块的逻辑结构、增减子模块，模块计算可以不受影响。甚至，我们可以搭积木似的，只提供子模块的实现和接口，让非计算机专业的人士轻松构建完整的模块。

要做到上述功能需求，需要把命令（子模块的输入输出）的构建与命令的执行分开，把命令作为专门的对象可以管理（用于构建上层逻辑）。我举一个极其简单的例子，有两个子模块。第一个模块A有两个数字输入，本身执行加法，其输出作为第2个子模块的输入。第2个子模块B执行乘以2的操作，其输出作为整个模块的输出。

下面是代码：

这是第一个子模块的实现。

这是第二个子模块的实现。

这是整体模块的实现。

最后是使用方法，输出计算结果6.

  值得注意的是，示例程序只能处理单向无环的子模块结构，如果有更复杂的结构，需要升级程序。

5 观察者/中介模式

     观察者模式应用广泛，对于训练初学者的思维很有作用。它体现的是一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生更新时，其它对象都得到通知并处理。

   在《设计模式》一书中，由于采用继承技术，观察者和目标其实仍然有编译上的耦合。而采取bind/function技术可以进一步解除这种耦合。

   中介模式也应用广泛，它使用一个中介对象来封装一系列对象交互。使得各对象无需显示互相引用，从而使得耦合松散。

     如果把观察者模式和中介模式结合起来，就形成了进程内部的消息总线，复杂的对象交互可以通过消息的发送和接受来进行。对象与对象间是没有任何耦合的。要注意的是，这里的消息总线和进程间通信的消息总线是不同的东西。

   进程内部的消息总线有许多应用场景，比如说，按照时间序列进行滚动计算，每次计算要提取哪些信息，不同的用户关注点是不同的。可以采用注册消息的形式，某个消息注册不同的行为，例如潮流计算、第21条线路的功率、可靠性指标等，然后每次滚动计算时发送消息就可以了，非常灵活方便，最重要是，没有把用户偏好“写死”在程序里面。

   下面是一个简单的例子代码：

   这是消息类的定义。

这是两个具体类，要注意他们与消息类之间没有任何耦合关系！

这是消息的注册和发送，非常简单方便。

6 策略/状态模式

     策略模式应该是最简单的模式，也是可以初学者带来很大帮助的模式。初学者写程序容易写出大量的if else 语句或者switch case语句，每个分条件内部都写算法实现。如果需要增加新的算法，就需要一点点修改程序，心智负担重且容易出错。策略模式把算法封装起来，可以动态互相切换，而且算法可以独立增加，不用修改其余算法的实现代码。我这里就不展开讲策略模式了，读者可以在网上搜索。

     状态模式与策略模式很相似，但是理解起来要稍微复杂些。它可以在对象内部状态改变时改变行为，看起来像是修改了它的类。状态模式的应用场景也是很广阔的，比如说某个控制装置的状态可以是发信/动作/闭锁/停运等，每个状态都可以互相切换，对外的行为模式不相同。 

  下面举一个例子说明状态模式。假定一个自动售货机，它有两个状态：有货状态和没货状态。对外接口有两个：卖货和补充货。不同的状态下行为是不相同的。在没货状态，就没法卖货了；同时补充货的数量等于容量。在有货状态，可以对外卖货，同时补充货的数量等于容量减去现有的数量。

下面是头文件定义：

Machine类就是售货机，Machine_empty类是没货状态下的行为，Machine_normal类是有货状态下的行为。Machine类包含b_e和b_n，这是两个智能指针。

   这是Machine_empty类和Machine_normal类的具体类声明。

   下面是实现的代码：

这是行为类的实现代码。

这是售货机的实现代码，注意状态切换是用bind/function实现的。

下面是测试代码：

程序的输出为：

补充货，补充数量:3

售货，剩余数量:2

售货，剩余数量:1

售货，剩余数量:0

已经没有货!

补充货，补充数量:3

售货，剩余数量:2

补充货，补充数量:1

    可以看出，同样的函数Sell，有时候有货，有时候没货。同样的Make_full，补充的货数量也不同。对用户来说，对象的行为发生了改变，但是又不需要关心对象内部到底有多少状态，这样就减少了耦合。