中介者模式(行为型)

中介者模式(Mediator Pattern)是用来降低多个对象和类之间的通信复杂性。这种模式提供了一个中介类,该类通常处理不同类之间的通信,并支持松耦合,使代码易于维护。中介者模式属于行为型模式。

在现实生活中,有很多中介者模式的身影,例如QQ游戏平台,聊天室、QQ群、短信平台和房产中介。不论是QQ游戏还是QQ群,它们都是充当一个中间平台,QQ用户可以登录这个中间平台与其他QQ用户进行交流,如果没有这些中间平台,我们如果想与朋友进行聊天的话,可能就需要当面才可以了。电话、短信也同样是一个中间平台,有了这个中间平台,每个用户都不要直接依赖与其他用户,只需要依赖这个中间平台就可以了,一切操作都由中间平台去分发。

中介者模式,定义了一个中介对象来封装一系列对象之间的交互关系。中介者使各个对象之间不需要显式地相互引用,从而使耦合性降低,而且可以独立地改变它们之间的交互行为。

介绍

意图:用一个中介对象来封装一系列的对象交互,中介者使各对象不需要显式地相互引用,从而使其耦合松散,而且可以独立地改变它们之间的交互。

主要解决:对象与对象之间存在大量的关联关系,这样势必会导致系统的结构变得很复杂,同时若一个对象发生改变,我们也需要跟踪与之相关联的对象,同时做出相应的处理。

何时使用:多个类相互耦合,形成了网状结构。

如何解决:将上述网状结构分离为星型结构。

关键代码:对象 Colleague 之间的通信封装到一个类中单独处理。

应用实例: 1、中国加入 WTO 之前是各个国家相互贸易,结构复杂,现在是各个国家通过 WTO 来互相贸易。 2、机场调度系统。 3、MVC 框架,其中C(控制器)就是 M(模型)和 V(视图)的中介者。

优点: 1、降低了类的复杂度,将一对多转化成了一对一。 2、各个类之间的解耦。 3、符合迪米特原则。

缺点:中介者会庞大,变得复杂难以维护。

使用场景: 1、系统中对象之间存在比较复杂的引用关系,导致它们之间的依赖关系结构混乱而且难以复用该对象。 2、想通过一个中间类来封装多个类中的行为,而又不想生成太多的子类。

注意事项:不应当在职责混乱的时候使用。


实现1

我们通过聊天室实例来演示中介者模式。实例中,多个用户可以向聊天室发送消息,聊天室向所有的用户显示消息。我们将创建两个类 ChatRoom 和 UserUser 对象使用 ChatRoom 方法来分享他们的消息。

MediatorPatternDemo,我们的演示类使用 User 对象来显示他们之间的通信。

中介者模式的 UML 图 

第一步、创建中介

import java.util.Date;
 
public class ChatRoom {
   public static void showMessage(User user, String message){
      System.out.println(new Date().toString()+ " [" + user.getName() +"] : " + message);
   }
}

 第二步、创建需要交互信息的对象

public class User {
   private String name;
 
   public String getName() {
      return name;
   }
 
   public User(String name){
      this.name  = name;
   }
 
   public void sendMessage(String message){
      ChatRoom.showMessage(this,message);
   }
}

第三步、客户端测试

public class Client {
   public static void main(String[] args) {
      User robert = new User("Robert");
      User john = new User("John");
      User bob = new User("bob");
 
      robert.sendMessage("Hi! John!");
      john.sendMessage("Hello! Robert!");
      bob.sendMessage("hello everyone");
   }
}
Tue Apr 07 13:32:17 CST 2020 [Robert] : Hi! John!
Tue Apr 07 13:32:17 CST 2020 [John] : Hello! Robert!
Tue Apr 07 13:32:17 CST 2020 [bob] : hello everyone

实现2

以现实生活中打牌的例子来实现下中介者模式。打牌总有输赢,对应的则是货币的变化,如果不用中介者模式的话,实现如下

/**
 * 抽象牌友类
 */
public abstract class AbstractCardPartner
{
    double money;

    public void setMoney(double money) {
        this.money = money;
    }

    public abstract void ChangeMoney(int money, AbstractCardPartner other);
}



/**
 * 牌友A
 */
public class PartnerA extends AbstractCardPartner
{

    @Override
    public void ChangeMoney(int money, AbstractCardPartner other) {
        this.money += money;
        other.money -= money;
    }
}




/**
 * 牌友B
 */
public class PartnerB extends AbstractCardPartner
{

    @Override
    public void ChangeMoney(int money, AbstractCardPartner other) {
        this.money += money;
        other.money -= money;
    }
}





import java.io.Console;

/**
 * 客户端测试
 */
public class Client {

    public static void main(String[] args)
    {
        AbstractCardPartner A = new PartnerA();
        A.setMoney(20);
        AbstractCardPartner B = new PartnerB();
        B.setMoney(20);

        // A赢了B的钱减少
        A.ChangeMoney(5, B);
        System.out.println("A 现在的钱是:" + A.money);// 应该是25
        System.out.println("B 现在的钱是:" + B.money);// 应该是15

        // B赢了A的钱减少
        B.ChangeMoney(10, A);
        System.out.println("A 现在的钱是:" + A.money);// 应该是15
        System.out.println("B 现在的钱是:" + B.money);// 应该是25
    }
}

 测试结果:

A 现在的钱是:25.0
B 现在的钱是:15.0
A 现在的钱是:15.0
B 现在的钱是:25.0

这样的实现确实解决了上面场景中的问题,并且使用了抽象类使具体牌友A和牌友B都依赖于抽象类,从而降低了同事类之间的耦合度。但是如果其中牌友A发生变化时,此时就会影响到牌友B的状态,如果涉及的对象变多的话,这时候某一个牌友的变化将会影响到其他所有相关联的牌友状态。例如牌友A算错了钱,这时候牌友A和牌友B的钱数都不正确了,如果是多个人打牌的话,影响的对象就会更多。这时候就会思考——能不能把算钱的任务交给程序或者算数好的人去计算呢,这时候就有了我们QQ游戏中的欢乐斗地主等牌类游戏了。


进一步完善的方案,即加入一个中介者对象来协调各个对象之间的关联,这也就是中介者模式的应用了,具体完善后的实现代码如下所示:

第一步、创建中介者

/**
 * 中介类,用来处理玩家之间计算金钱的逻辑
 */
public class Mediator
{
    protected AbstractCardPartner a;
    protected AbstractCardPartner b;

    public Mediator(AbstractCardPartner a, AbstractCardPartner b){
        this.a = a;
        this.b = b;
    }

    public void AWin(double money) {
        a.money += money;
        double tmp = b.getMoney() - money;
        b.setMoney(tmp);
    }

    public void BWin(double money) {
        b.money += money;
        double tmp = a.getMoney() - money;
        a.setMoney(tmp);
    }
}

第二步、创建牌友

/**
 * 抽象牌友类
 */
public abstract class AbstractCardPartner
{
    double money;

    public double getMoney() {
        return money;
    }

    public void setMoney(double money) {
        this.money = money;
    }

    /**
     * 金钱改变交给中介来处理
     * @param money
     * @param mediator
     */
    public abstract void ChangeMoney(double money, Mediator mediator);
}
/**
 * 牌友A
 */
public class PartnerA extends AbstractCardPartner
{

    @Override
    public void ChangeMoney(double money, Mediator mediator) {
        mediator.AWin(money);
    }
}
/**
 * 牌友B
 */
public class PartnerB extends AbstractCardPartner
{

    @Override
    public void ChangeMoney(double money, Mediator mediator) {
        mediator.BWin(money);
    }
}

第三步、客户端测试 

import java.io.Console;

/**
 * 客户端测试
 */
public class Client {

    public static void main(String[] args)
    {
        AbstractCardPartner A = new PartnerA();
        A.setMoney(20);
        AbstractCardPartner B = new PartnerB();
        B.setMoney(20);

        Mediator mediator = new Mediator(A,B);

        // A赢了,计算逻辑交给中介者
        A.ChangeMoney(5, mediator);
        System.out.println("A 现在的钱是:" + A.money);// 应该是25
        System.out.println("B 现在的钱是:" + B.money);// 应该是15

        // B赢了,计算逻辑交给中介者
        B.ChangeMoney(10, mediator);
        System.out.println("A 现在的钱是:" + A.money);// 应该是15
        System.out.println("B 现在的钱是:" + B.money);// 应该是25
    }
}
A 现在的钱是:25.0
B 现在的钱是:15.0
A 现在的钱是:15.0
B 现在的钱是:25.0

在上面的实现代码中,中介者类保存了两个抽象牌友类,如果新添加一个牌友类似时,此时就不得不去更改这个中介者类。可以结合观察者模式来解决这个问题,即抽象中介者对象保存抽象牌友的类别,然后添加Register和UnRegister方法来对该列表进行管理,然后在具体中介者类中修改AWin和BWin方法,遍历列表,改变自己和其他牌友的钱数。这样的设计还是存在一个问题——即增加一个新牌友时,此时虽然解决了抽象中介者类不需要修改的问题,但此时还是不得不去修改具体中介者类,即添加CWin方法,我们可以采用状态模式来解决这个问题,关于状态模式的介绍将会在下一篇进行介绍。

中介者模式的优缺点

优点:

  • 简化了对象之间的关系,将系统的各个对象之间的相互关系进行封装,将各个同事类解耦,使得系统变为松耦合。
  • 提供系统的灵活性,使得各个同事对象独立而易于复用。

缺点:

  • 中介者模式中,中介者角色承担了较多的责任,所以一旦这个中介者对象出现了问题,整个系统将会受到重大的影响。
  • 新增加一个同事类时,不得不去修改抽象中介者类和具体中介者类,此时可以使用观察者模式和状态模式来解决这个问题。

中介者模式的适用场景

以下情况下可以考虑使用中介者模式:

  • 一组定义良好的对象,现在要进行复杂的相互通信。
  • 想通过一个中间类来封装多个类中的行为,而又不想生成太多的子类。
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