设计模式系列30—中介者模式

1 中介者模式的定义与特点

在现实生活中,常常会出现好多对象之间存在复杂的交互关系,这种交互关系常常是“网状结构”,它要求每个对象都必须知道它需要交互的对象。例如,每个人必须记住他(她)所有朋友的电话;而且,朋友中如果有人的电话修改了,他(她)必须告诉其他所有的朋友修改,这叫作“牵一发而动全身”,非常复杂。

如果把这种“网状结构”改为“星形结构”的话,将大大降低它们之间的“耦合性”,这时只要找一个“中介者”就可以了。如前面所说的“每个人必须记住所有朋友电话”的问题,只要在网上建立一个每个朋友都可以访问的“通信录”就解决了。这样的例子还有很多,例如,你刚刚参力口工作想租房,可以找“房屋中介”;或者,自己刚刚到一个陌生城市找工作,可以找“人才交流中心”帮忙。

在软件的开发过程中,这样的例子也很多,例如,在 MVC 框架中,控制器(C)就是模型(M)和视图(V)的中介者;还有大家常用的 QQ 聊天程序的“中介者”是 QQ 服务器。所有这些,都可以采用“中介者模式”来实现,它将大大降低对象之间的耦合性,提高系统的灵活性。

1.1 定义

中介者(Mediator)模式的定义:定义一个中介对象来封装一系列对象之间的交互,使原有对象之间的耦合松散,且可以独立地改变它们之间的交互。中介者模式又叫调停模式,它是迪米特法则的典型应用。

1.2 结构

中介者模式实现的关键是找出“中介者”,下面对它的结构和实现进行分析,中介者模式包含以下主要角色。

  • 抽象中介者(Mediator)角色:它是中介者的接口,提供了同事对象注册与转发同事对象信息的抽象方法。
  • 具体中介者(ConcreteMediator)角色:实现中介者接口,定义一个 List 来管理同事对象,协调各个同事角色之间的交互关系,因此它依赖于同事角色。
  • 抽象同事类(Colleague)角色:定义同事类的接口,保存中介者对象,提供同事对象交互的抽象方法,实现所有相互影响的同事类的公共功能。
  • 具体同事类(Concrete Colleague)角色:是抽象同事类的实现者,当需要与其他同事对象交互时,由中介者对象负责后续的交互。

中介者模式的结构如图所示:
image.png

1.3 为什么要使用中介模式

一般来说,同事类之间的关系是比较复杂的,多个同事类之间互相关联时,他们之间的关系会呈现为复杂的网状结构,这是一种过度耦合的架构,即不利于类的复用,也不稳定。例如在下图中,有六个同事类对象,假如对象1发生变化,那么将会有4个对象受到影响。如果对象2发生变化,那么将会有5个对象受到影响。也就是说,同事类之间直接关联的设计是不好的。
image.png
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如果引入中介者模式,那么同事类之间的关系将变为星型结构,从图中可以看到,任何一个类的变动,只会影响的类本身,以及中介者,这样就减小了系统的耦合。一个好的设计,必定不会把所有的对象关系处理逻辑封装在本类中,而是使用一个专门的类来管理那些不属于自己的行为。
image.png

2 中介者模式的优缺点

2.1 优点

中介者模式是一种对象行为模式,其主要的优点在于:

  • 适当地使用中介者模式可以避免同事类之间的过度耦合,使得各同事类之间可以相对独立地使用。
  • 使用中介者模式可以将对象间一对多的关联转变为一对一的关联,使对象间的关系易于理解和维护。
  • 使用中介者模式可以将对象的行为和协作进行抽象,能够比较灵活的处理对象间的相互作用。

2.2 缺点

其主要缺点是:

  • 当同事类太多时,中介者的职责将很大,它会变得复杂而庞大,以至于系统难以维护。

3 中介者模式的使用场景

前面分析了中介者模式的结构与特点,下面分析其以下应用场景。

  • 当对象之间存在复杂的网状结构关系而导致依赖关系混乱且难以复用时。
  • 当想创建一个运行于多个类之间的对象,又不想生成新的子类时。

4 中介者模式的实现

中介者模式的实现代码如下:

public class MediatorPattern
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Mediator md=new ConcreteMediator();
        Colleague c1,c2;
        c1=new ConcreteColleague1();
        c2=new ConcreteColleague2();
        md.register(c1);
        md.register(c2);
        c1.send();
        System.out.println("-------------");
        c2.send();
    }
}
//抽象中介者
abstract class Mediator
{
    public abstract void register(Colleague colleague);
    public abstract void relay(Colleague cl); //转发
}
//具体中介者
class ConcreteMediator extends Mediator
{
    private List<Colleague> colleagues=new ArrayList<Colleague>();
    public void register(Colleague colleague)
    {
        if(!colleagues.contains(colleague))
        {
            colleagues.add(colleague);
            colleague.setMedium(this);
        }
    }
    public void relay(Colleague cl)
    {
        for(Colleague ob:colleagues)
        {
            if(!ob.equals(cl))
            {
                ((Colleague)ob).receive();
            }   
        }
    }
}
//抽象同事类
abstract class Colleague
{
    protected Mediator mediator;
    public void setMedium(Mediator mediator)
    {
        this.mediator=mediator;
    }   
    public abstract void receive();   
    public abstract void send();
}
//具体同事类
class ConcreteColleague1 extends Colleague
{
    public void receive()
    {
        System.out.println("具体同事类1收到请求。");
    }   
    public void send()
    {
        System.out.println("具体同事类1发出请求。");
        mediator.relay(this); //请中介者转发
    }
}
//具体同事类
class ConcreteColleague2 extends Colleague
{
    public void receive()
    {
        System.out.println("具体同事类2收到请求。");
    }   
    public void send()
    {
        System.out.println("具体同事类2发出请求。");
        mediator.relay(this); //请中介者转发
    }
}

程序的运行结果如下:

具体同事类1发出请求。
具体同事类2收到请求。
-------------
具体同事类2发出请求。
具体同事类1收到请求。

5 中介者模式的常见问题

5.1 中介者模式的扩展

在实际开发中,通常采用以下两种方法来简化中介者模式,使开发变得更简单。
不定义中介者接口,把具体中介者对象实现成为单例。
同事对象不持有中介者,而是在需要的时f矣直接获取中介者对象并调用。

下图所示是简化中介者模式的结构图。
image.png

程序代码如下:

public class SimpleMediatorPattern
{
    public static void main(String[] args)
    {
        SimpleColleague c1,c2;
        c1=new SimpleConcreteColleague1();
        c2=new SimpleConcreteColleague2();
        c1.send();
        System.out.println("-----------------");
        c2.send();
    }
}
//简单单例中介者
class SimpleMediator
{
    private static SimpleMediator smd=new SimpleMediator();   
    private List<SimpleColleague> colleagues=new ArrayList<SimpleColleague>();   
    private SimpleMediator(){}   
    public static SimpleMediator getMedium()
    {    return(smd);   }
    public void register(SimpleColleague colleague)
    {
        if(!colleagues.contains(colleague))
        {
            colleagues.add(colleague);
        }
    }
    public void relay(SimpleColleague scl)
    {       
        for(SimpleColleague ob:colleagues)
        {
            if(!ob.equals(scl))
            {
                ((SimpleColleague)ob).receive();
            }   
        }
    }
}
//抽象同事类
interface SimpleColleague
{
    void receive();   
    void send();
}
//具体同事类
class SimpleConcreteColleague1 implements SimpleColleague
{
    SimpleConcreteColleague1(){
        SimpleMediator smd=SimpleMediator.getMedium();
        smd.register(this);
    }
    public void receive()
    {    System.out.println("具体同事类1:收到请求。");    }   
    public void send()
    {
        SimpleMediator smd=SimpleMediator.getMedium();
        System.out.println("具体同事类1:发出请求...");
        smd.relay(this); //请中介者转发
    }
}
//具体同事类
class SimpleConcreteColleague2 implements SimpleColleague
{
    SimpleConcreteColleague2(){
        SimpleMediator smd=SimpleMediator.getMedium();
        smd.register(this);
    }
    public void receive()
    {    System.out.println("具体同事类2:收到请求。");    }   
    public void send()
    {
        SimpleMediator smd=SimpleMediator.getMedium();
        System.out.println("具体同事类2:发出请求...");
        smd.relay(this); //请中介者转发
    }
}

程序运行结果如下:

具体同事类1:发出请求...
具体同事类2:收到请求。
-----------------
具体同事类2:发出请求...
具体同事类1:收到请求。
更新时间:2020-09-09 10:03:03

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最后更新:2020-09-09 10:03:03

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