• 设计模式(17)--Mediator(中介者模式)行为型


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    1.模式定义:

      用一个中介者对象封装一系列的对象交互,中介者使各对象不需要显示地相互作用,从而使耦合松散,而且可以独立地改变它们之间的交互。
    中介者模式是对象的行为模式。中介者模式包装了一系列对象相互作用的方式,使得这些对象不必相互明显引用。从而使它们可以较松散地耦合。当这些对象中的某些对象之间的相互作用发生改变时,不会立即影响到其他的一些对象之间的相互作用。从而保证这些相互作用可以彼此独立地变化。

    2.模式特点:

      中介者就是一个处于众多对象中间,并恰当地处理众多对象之间相互之间的联系的角色。以上代码中只有两个参与者类,但是这些我们都可以根据中介者模式的宗旨进行适当地扩展,即增加参与者类,然后中介者就得担负更加重的任务了,我们看到上面具体中介者类Mediator中的方法比较多而且有点乱。 所以,在解耦参与者类之间的联系的同时,中介者自身也不免任务过重,因为几乎所有的业务逻辑都交代到中介者身上了,可谓是“万众期待”的一个角色了。这就是中介者模式的不足之处了。此外,上面这个代码例子的参与者的属性和方法都是一样的,我们可以抽取一个抽象类出来,减少代码,但是有时候我们根本抽取不了多个“参与者”之间的共性来形成一个抽象类,这也大大增加了中介者模式的使用难度。 
      中介者模式的解决思路,就和“主板”一样,通过引入一个中介对象,让其他对象都只和这个中介者对象交互,而中介者对象是知道怎样和其他对象交互。这样一来,对象直接的交互关系就没有了,从而实现了松散耦合。
    对于中介对象而言,所有相互交互的对象,都视为同事类,中介对象就是用来维护各个同事对象之间的关系,所有的同事类都只和中介对象交互,也就是说,中介对象是需要知道所有的同事对象的。
      当一个同事对象自身发生变化时,它是不知道会对其他同事对象产生什么影响,它只需要通知中介对象,“我发生变化了”,中介对象会去和其他同事对象进行交互的。这样一来,同事对象之间的依赖就没有了。
    有了中介者之后,所有的交互都封装在了中介对象里面,各个对象只需要关心自己能做什么就行,不需要再关系做了之后会对其他对象产生什么影响,也就是无需再维护这些关系了。

    3.使用场景:

    (1)一组定义良好的对象,现在要进行复杂的通信。
    (2)定制一个分布在多个类中的行为,而又不想生成太多的子类。
    (3)对象间的交互虽定义明确然而非常复杂,导致一组对象彼此相互依赖而且难以理解。
    (4)因为对象引用了许多其他对象并与其通信,导致对象难以复用。
    (5)想要定制一个分布在多个类中的逻辑或者行为,又不想生成太多子类。
     
       在面向对象编程中,一个类必然会与其他的类发生依赖关系,完全独立的类是没有意义的。一个类同时依赖多个类的情况也相当普遍,既然存在这样的情况,说明,一对多的依赖关系有它的合理性,适当的使用中介者模式可以使原本凌乱的对象关系清晰,但是如果滥用,则可能会带来反的效果。一般来说,只有对于那种同事类之间是网状结构的关系,才会考虑使用中介者模式。可以将网状结构变为星状结构,使同事类之间的关系变的清晰一些。
           中介者模式是一种比较常用的模式,也是一种比较容易被滥用的模式。对于大多数的情况,同事类之间的关系不会复杂到混乱不堪的网状结构,因此,大多数情况下,将对象间的依赖关系封装的同事类内部就可以的,没有必要非引入中介者模式。滥用中介者模式,只会让事情变的更复杂。

    4.模式实现:

      中介者模式的示意性类图如下所示:
      中介者模式包括以下角色:

      (1)抽象中介者(Mediator)角色:

      定义出同事对象到中介者对象的接口,其中主要方法是一个(或多个)事件方法。
    public interface Mediator {
        /**
         * 同事对象在自身改变的时候来通知中介者方法
         * 让中介者去负责相应的与其他同事对象的交互
         */
        public void changed(Colleague c);
    }

      (2)具体中介者(ConcreteMediator)角色:

      实现了抽象中介者所声明的事件方法。具体中介者知晓所有的具体同事类,并负责具体的协调各同事对象的交互关系。
    public class ConcreteMediator implements Mediator {
        //持有并维护同事A
        private ConcreteColleagueA colleagueA;
        //持有并维护同事B
        private ConcreteColleagueB colleagueB;    
        
        public void setColleagueA(ConcreteColleagueA colleagueA) {
            this.colleagueA = colleagueA;
        }
    
        public void setColleagueB(ConcreteColleagueB colleagueB) {
            this.colleagueB = colleagueB;
        }
    
        @Override
        public void changed(Colleague c) {
            /**
             * 某一个同事类发生了变化,通常需要与其他同事交互
             * 具体协调相应的同事对象来实现协作行为
             */
        }
    
    }

      (3)抽象同事类(Colleague)角色:

      定义出中介者到同事对象的接口。同事对象只知道中介者而不知道其余的同事对象。
    public abstract class Colleague {
        //持有一个中介者对象
        private Mediator mediator;
        /**
         * 构造函数
         */
        public Colleague(Mediator mediator){
            this.mediator = mediator;
        }
        /**
         * 获取当前同事类对应的中介者对象
         */
        public Mediator getMediator() {
            return mediator;
        }
    }

      (4)具体同事类(ConcreteColleague)角色:

      所有的具体同事类均从抽象同事类继承而来。实现自己的业务,在需要与其他同事通信的时候,就与持有的中介者通信,中介者会负责与其他的同事交互。
    public class ConcreteColleagueA extends Colleague {
    
        public ConcreteColleagueA(Mediator mediator) {
            super(mediator);
        }
        /**
         * 示意方法,执行某些操作
         */
        public void operation(){
            //在需要跟其他同事通信的时候,通知中介者对象
            getMediator().changed(this);
        }
    }
    public class ConcreteColleagueB extends Colleague {
    
        public ConcreteColleagueB(Mediator mediator) {
            super(mediator);
        }
        /**
         * 示意方法,执行某些操作
         */
        public void operation(){
            //在需要跟其他同事通信的时候,通知中介者对象
            getMediator().changed(this);
        }
    }
      使用电脑来看电影
      在日常生活中,我们经常使用电脑来看电影,把这个过程描述出来,简化后假定会有如下的交互过程:
      (1)首先是光驱要读取光盘上的数据,然后告诉主板,它的状态改变了。
      (2)主板去得到光驱的数据,把这些数据交给CPU进行分析处理。
      (3)CPU处理完后,把数据分成了视频数据和音频数据,通知主板,它处理完了。
      (4)主板去得到CPU处理过后的数据,分别把数据交给显卡和声卡,去显示出视频和发出声音。
      要使用中介者模式来实现示例,那就要区分出同事对象和中介者对象。很明显,主板是调停者,而光驱、声卡、CPU、显卡等配件,都是作为同事对象。
    源代码

      [1]抽象同事类

    public abstract class Colleague {
        //持有一个中介者对象
        private Mediator mediator;
        /**
         * 构造函数
         */
        public Colleague(Mediator mediator){
            this.mediator = mediator;
        }
        /**
         * 获取当前同事类对应的中介者对象
         */
        public Mediator getMediator() {
            return mediator;
        }
    }

      [2]同事类——光驱

    public class CDDriver extends Colleague{
        //光驱读取出来的数据
        private String data = "";
        /**
         * 构造函数
         */
        public CDDriver(Mediator mediator) {
            super(mediator);
        }
        /**
         * 获取光盘读取出来的数据
         */
        public String getData() {
            return data;
        }
        /**
         * 读取光盘
         */
        public void readCD(){
            //逗号前是视频显示的数据,逗号后是声音
            this.data = "One Piece,海贼王我当定了";
            //通知主板,自己的状态发生了改变
            getMediator().changed(this);
        }
    }

      [3]同事类——CPU

    public class CPU extends Colleague {
        //分解出来的视频数据
        private String videoData = "";
        //分解出来的声音数据
        private String soundData = "";
        /**
         * 构造函数
         */
        public CPU(Mediator mediator) {
            super(mediator);
        }
        /**
         * 获取分解出来的视频数据
         */
        public String getVideoData() {
            return videoData;
        }
        /**
         * 获取分解出来的声音数据
         */
        public String getSoundData() {
            return soundData;
        }
        /**
         * 处理数据,把数据分成音频和视频的数据
         */
        public void executeData(String data){
            //把数据分解开,前面是视频数据,后面是音频数据
            String[] array = data.split(",");
            this.videoData = array[0];
            this.soundData = array[1];
            //通知主板,CPU完成工作
            getMediator().changed(this);
        }
        
    }

      [4]同事类——显卡

    public class VideoCard extends Colleague {
        /**
         * 构造函数
         */
        public VideoCard(Mediator mediator) {
            super(mediator);
        }
        /**
         * 显示视频数据
         */
        public void showData(String data){
            System.out.println("您正在观看的是:" + data);
        }
    }

      [5]同事类——声卡

    public class SoundCard extends Colleague {
        /**
         * 构造函数
         */
        public SoundCard(Mediator mediator) {
            super(mediator);
        }
        /**
         * 按照声频数据发出声音
         */
        public void soundData(String data){
            System.out.println("画外音:" + data);
        }
    }

      [6]抽象中介者类

    public interface Mediator {
        /**
         * 同事对象在自身改变的时候来通知中介者方法
         * 让中介者去负责相应的与其他同事对象的交互
         */
        public void changed(Colleague c);
    }

      [7]具体中介者类

    public class MainBoard implements Mediator {
        //需要知道要交互的同事类——光驱类
        private CDDriver cdDriver = null;
        //需要知道要交互的同事类——CPU类
        private CPU cpu = null;
        //需要知道要交互的同事类——显卡类
        private VideoCard videoCard = null;
        //需要知道要交互的同事类——声卡类
        private SoundCard soundCard = null;
        
        public void setCdDriver(CDDriver cdDriver) {
            this.cdDriver = cdDriver;
        }
    
        public void setCpu(CPU cpu) {
            this.cpu = cpu;
        }
    
        public void setVideoCard(VideoCard videoCard) {
            this.videoCard = videoCard;
        }
    
        public void setSoundCard(SoundCard soundCard) {
            this.soundCard = soundCard;
        }
    
        @Override
        public void changed(Colleague c) {
            if(c instanceof CDDriver){
                //表示光驱读取数据了
                this.opeCDDriverReadData((CDDriver)c);
            }else if(c instanceof CPU){
                this.opeCPU((CPU)c);
            }
        }
        /**
         * 处理光驱读取数据以后与其他对象的交互
         */
        private void opeCDDriverReadData(CDDriver cd){
            //先获取光驱读取的数据
            String data = cd.getData();
            //把这些数据传递给CPU进行处理
            cpu.executeData(data);
        }
        /**
         * 处理CPU处理完数据后与其他对象的交互
         */
        private void opeCPU(CPU cpu){
            //先获取CPU处理后的数据
            String videoData = cpu.getVideoData();
            String soundData = cpu.getSoundData();
            //把这些数据传递给显卡和声卡展示出来
            videoCard.showData(videoData);
            soundCard.soundData(soundData);
        }
    }

      [8]客户端类

    public class Client {
        public static void main(String[] args) {
            //创建中介者——主板
            MainBoard mediator = new MainBoard();
            //创建同事类
            CDDriver cd = new CDDriver(mediator);
            CPU cpu = new CPU(mediator);
            VideoCard vc = new VideoCard(mediator);
            SoundCard sc = new SoundCard(mediator);
            //让中介者知道所有同事
            mediator.setCdDriver(cd);
            mediator.setCpu(cpu);
            mediator.setVideoCard(vc);
            mediator.setSoundCard(sc);
            //开始看电影,把光盘放入光驱,光驱开始读盘
            cd.readCD();       
        }
    }
     
    运行结果如下:
     

    5.优缺点:

      (1)中介者模式的优点:

         [1]简化了对象之间的交互:它用中介者和同事的一对多交互代替了原来同事之间的多对多交互,一对多关系更容易理解、维护和扩展,将原本难以理解的网状结构转换成相对简单的星型结构。
         [2]各同事对象之间解耦:中介者有利于各同事之间的松耦合,我们可以独立的改变和复用每一个同事和中介者,增加新的中介者和新的同事类都比较方便,更好地符合“开闭原则”。
         [3]减少子类生成:中介者将原本分布于多个对象间的行为集中在一起,改变这些行为只需生成新的中介者子类即可,这使各个同事类可被重用,无须对同事类进行扩展。
         [4]松散耦合:中介者模式通过把多个同事对象之间的交互封装到中介者对象里面,从而使得同事对象之间松散耦合,基本上可以做到互补依赖。这样一来,同事对象就可以独立地变化和复用,而不再像以前那样“牵一处而动全身”了。
         [5]集中控制交互:多个同事对象的交互,被封装在中介者对象里面集中管理,使得这些交互行为发生变化的时候,只需要修改中介者对象就可以了,当然如果是已经做好的系统,那么就扩展中介者对象,而各个同事类不需要做修改。
         [6]多对多变成一对多:没有使用中介者模式的时候,同事对象之间的关系通常是多对多的,引入中介者对象以后,调停者对象和同事对象的关系通常变成双向的一对多,这会让对象的关系更容易理解和实现。

      (2)中介者模式的缺点

         [1]中介者模式的一个潜在缺点是,过度集中化。如果同事对象的交互非常多,而且比较复杂,当这些复杂性全部集中到中介者的时候,会导致中介者对象变得十分复杂,而且难于管理和维护。
        [2]中介者模式的缺点是显而易见的,因为这个“中介“承担了较多的责任,所 以一旦这个中介对象出现了问题,那么整个系统就会受到重大的影响。

    6.应用实例:

      [1]Mediator模式在事件驱动类应用中比较多,例如聊天、消息传递等等,需要有一个MessageMediator,专门负责request/reponse之间任务的调节。
      [2]MVC模式中,Controller是一种Mediator。
      [3]JDK的具体应用:
            java.util.Timer
            java.util.concurrent.Executor#execute()
            java.util.concurrent.ExecutorService#submit()
            java.lang.reflect.Method#invoke()
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