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()