【设计模式】中介者模式

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。

基本介绍

  • 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。

概括

基本介绍

  1. 中介者模式(Mediator Pattern),用一个中介对象来封装一系列的对象交互。中介者使各个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
  2. 中介者模式属于行为型模式,使代码易于维护
  3. 比如 MVC 模式,C(Controller 控制器)是 M(Model 模型)和 V(View 视图)的中介者,在前后端交互时起到了中间人的作用

中介者模式的原理类图

对原理类图的说明-即(中介者模式的角色及职责)

  1. Mediator:就是抽象中介者,定义了同事对象到中介者对象的接口
  2. Colleague:是抽象同事类
  3. ConcreteMediator:具体的中介者对象,实现抽象方法,他需要知道所有的具体的同事类,即以一个集合来管理 HashMap,并接受某个同事对象消息,完成相应的任务
  4. ConcreteColleague:具体的同事类,会有很多,每个同事只知道自己的行为, 而不了解其他同事类的行为(方法), 但 是他们都依赖中介者对象

我的理解

相当于房屋中介,只用将请求给他(如 租房、买房),他就可以调用相应的模块,将请求交给相应的模块去进行处理。

应用实例

智能家庭项目
智能家庭项目:

  1. 智能家庭包括各种设备,闹钟、咖啡机、电视机、窗帘 等
  2. 主人要看电视时,各个设备可以协同工作,自动完成看电视的准备工作,比如流程为:闹铃响起->咖啡机开始做咖啡->窗帘自动落下->电视机开始播放

使用传统方式

类图:

传统的方式的问题分析

  1. 当各电器对象有多种状态改变时,相互之间的调用关系会比较复杂
  2. 各个电器对象彼此联系,你中有我,我中有你,不利于松耦合.
  3. 各个电器对象之间所传递的消息(参数),容易混乱
  4. 当系统增加一个新的电器对象时,或者执行流程改变时,代码的可维护性、扩展性都不理想 考虑中介者模式

使用中介者模式

  1. 应用实例要求
    完成前面的智能家庭的项目,使用中介者模式
  2. 思路分析和图解(类图)

代码实现

Colleague

package com.nemo.mediator.smarthouse;

//同事抽象类
public abstract class Colleague {

    private Mediator mediator; 
    public String name;

    public Colleague(Mediator mediator,String name) {
        this.mediator = mediator; 
        this.name = name;
    }

    public Mediator GetMediator() { 
        return this.mediator;
    }

    public abstract void SendMessage(int stateChange);
}

Alarm

package com.nemo.mediator.smarthouse;

//具体的同事类
public class Alarm extends Colleague {

    //构造器
    public Alarm(Mediator mediator,String name) {
        super(mediator,name);
        //在创建 Alarm 同事对象时,将自己放入到 ConcreteMediator 对象中[集合] 
        mediator.Register(name,this);
    }

    public void SendAlarm(int stateChange) { 
        SendMessage(stateChange);
    }

    @Override
    public void SendMessage(int stateChange) {
        // 调 用 的 中 介 者 对 象 的 getMessage 
        this.GetMediator().GetMessage(stateChange,this.name);
    }
}

CoffeeMachine

package com.nemo.mediator.smarthouse;

public class CoffeeMachine extends Colleague {

    public CoffeeMachine(Mediator mediator,String name) { 
        super(mediator,name);
        mediator.Register(name,this);
    }


    @Override
    public void SendMessage(int stateChange) {
        this.GetMediator().GetMessage(stateChange,this.name);
    }

    public void StartCoffee() { 
        System.out.println("It's time to startcoffee!");
    }


    public void FinishCoffee() {
        System.out.println("After 5 minutes!"); 
        System.out.println("Coffee is ok!"); 
        SendMessage(0);
    }
}

Curtains

package com.nemo.mediator.smarthouse;

public class Curtains extends Colleague {

    public Curtains(Mediator mediator,this);
    }

    @Override
    public void SendMessage(int stateChange) {
        this.GetMediator().GetMessage(stateChange,this.name);
    }

    public void UpCurtains() {
        System.out.println("I am holding Up Curtains!");
    }
}

TV

package com.nemo.mediator.smarthouse;

public class TV extends Colleague {

    public TV(Mediator mediator,this.name);
    }

    public void StartTv() {
        System.out.println("It's time to StartTv!");
    }

    public void StopTv() {
        System.out.println("StopTv!");
    }
}

Mediator

package com.nemo.mediator.smarthouse;

public abstract class Mediator {

    //将给中介者对象,加入到集合中
    public abstract void Register(String colleagueName,Colleague colleague);

    //接收消息,具体的同事对象发出
    public abstract void GetMessage(int stateChange,String colleagueName);

    public abstract void SendMessage();
}

ConcreteMediator

package com.nemo.mediator.smarthouse;

import java.util.HashMap;

//具体的中介者类
public class ConcreteMediator extends Mediator {
    //集合,放入所有的同事对象
    private HashMap<String,Colleague> colleagueMap;
    private HashMap<String,String> interMap;

    public ConcreteMediator() {
        colleagueMap = new HashMap<String,Colleague>(); 
        interMap = new HashMap<String,String>();
    }


    @Override
    public void Register(String colleagueName,Colleague colleague) {
        colleagueMap.put(colleagueName,colleague);

        if (colleague instanceof Alarm) { 
            interMap.put("Alarm",colleagueName);
        } else if (colleague instanceof CoffeeMachine) { 
            interMap.put("CoffeeMachine",colleagueName);
        } else if (colleague instanceof TV) { 
            interMap.put("TV",colleagueName);
        } else if (colleague instanceof Curtains) { 
            interMap.put("Curtains",colleagueName);
        }
    }

    //具体中介者的核心方法
    //1. 根据得到消息,完成对应任务
    //2. 中介者在这个方法,协调各个具体的同事对象,完成任务
    @Override
    public void GetMessage(int stateChange,String colleagueName) {
        //处理闹钟发出的消息
        if (colleagueMap.get(colleagueName) instanceof Alarm) { 
            if (stateChange == 0) {
                ((CoffeeMachine) (colleagueMap.get(interMap.get("CoffeeMachine")))).StartCoffee();
                ((TV) (colleagueMap.get(interMap.get("TV")))).StartTv();
            } else if (stateChange == 1) {
                ((TV) (colleagueMap.get(interMap.get("TV")))).StopTv();
            }
        } else if (colleagueMap.get(colleagueName) instanceof CoffeeMachine) { 
            ((Curtains) (colleagueMap.get(interMap.get("Curtains")))).UpCurtains();
        } else if (colleagueMap.get(colleagueName) instanceof TV) {//如果 TV 发现消息
            //....
        } else if (colleagueMap.get(colleagueName) instanceof Curtains) {
            //如果是以窗帘发出的消息,这里处理...
        }
    }

    @Override
    public void SendMessage() {}
}

ClientTest

package com.nemo.mediator.smarthouse;

public class ClientTest {

    public static void main(String[] args) {
        //创建一个中介者对象
        Mediator mediator = new ConcreteMediator();

        //创建 Alarm  并且加入到   ConcreteMediator 对象的 HashMap 
        Alarm alarm = new Alarm(mediator,"alarm");

        //创建了 CoffeeMachine 对象,并    且加入到    ConcreteMediator 对象的 HashMap 
        CoffeeMachine coffeeMachine = new CoffeeMachine(mediator,"coffeeMachine");

        //创建  Curtains,并且加入到  ConcreteMediator 对象的 HashMap 
        Curtains curtains = new Curtains(mediator,"curtains");
        TV tV = new TV(mediator,"TV");

        //让闹钟发出消息
        alarm.SendAlarm(0); 
        coffeeMachine.FinishCoffee(); 
        alarm.SendAlarm(1);
    }
}

中介者模式的注意事项和细节

  1. 多个类相互耦合,会形成网状结构,使用中介者模式将网状结构分离为星型结构,进行解耦
  2. 减少类间依赖,降低了耦合,符合迪米特原则
  3. 中介者承担了较多的责任,一旦中介者出现了问题,整个系统就会受到影响
  4. 如果设计不当,中介者对象本身变得过于复杂,这点在实际使用时,要特别注意

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