「聊设计模式」之中介者模式（Mediator）

原创

bug菌

发布于 2023-11-16 10:26:16

2820

发布于 2023-11-16 10:26:16

文章被收录于专栏：《项目实战教学》

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大家下午好，我是bug菌，今天我们继续聊设计模式。

前言

在软件开发过程中，我们通常会遇到一个问题，那就是对象之间的耦合度过高，难以维护和扩展。而中介者模式则是为了解决这个问题而生的。

本文将对中介者模式进行详细的介绍，并给出相应的实现代码和测试用例。

摘要

中介者模式是一种行为型设计模式，它主要用于将关系复杂的对象之间的通信进行解耦，让它们通过一个中介对象来进行通信。这样做可以降低对象之间的耦合度，使得系统更加灵活和可扩展。

中介者模式

概念

中介者模式是一种行为设计模式，它通过提供一个中介对象来协调一组对象之间的交互。中介者对象封装了一些对象之间的通信方式，使得它们不需要直接相互引用，从而降低它们之间的依赖性和耦合度。中介者模式常用于复杂的系统中，例如GUI系统、企业应用程序等。在这些系统中，对象之间的关系非常复杂，因此使用中介者模式可以使得系统更易于维护和扩展。

结构

中介者模式的结构包括以下角色：

抽象中介者（Mediator）：定义中介者接口，声明各种业务方法。
具体中介者（Concrete Mediator）：实现抽象中介者接口，协调各同事对象的业务行为，负责与各个同事对象之间的通信和协调。
抽象同事类（Colleague）：定义同事类接口，声明一些抽象方法，用于与中介者进行通信。
具体同事类（Concrete Colleague）：实现抽象同事类接口，与其他同事对象通信时，需要通过中介者来协作。

在中介者模式中，中介者角色扮演着协调者和调度者的角色，充当着各个同事类之间的桥梁和连接点，使得各个同事类之间不直接交互，而是通过中介者来进行通信和协调，从而降低了系统的耦合度，提高了系统的可维护性和扩展性。

如下是中介者模式的UML类图：

其中，Mediator是中介者接口，它定义了中介者对象所具有的方法；ConcreteMediator是具体的中介者对象，它实现了中介者接口；Colleague是抽象同事类，它定义了同事类所具有的方法和属性；ConcreteColleague是具体的同事类，它实现了抽象同事类中定义的方法和属性。

优缺点

优点

中介者模式的优点如下：

减少类之间的依赖性，提高代码的可维护性和可扩展性；
中介者将系统内部的交互逻辑集中在一起，降低了系统中对象之间的耦合度；
可以简化对象之间的相互通信，使其更加灵活、易于扩展和维护；
可以将系统中的复杂性分解到中介者中，使得各个模块职责更加分明，易于管理和维护。缺点中介者模式的缺点如下：
中介者模式的实现需要在系统内部引入一个中介者对象，增加了系统的复杂性；
中介者对象可能会变得过于复杂，难以维护和拓展；
中介者模式会导致系统中对象之间的通信变得间接，降低了通信效率；
中介者对象可能会成为系统的瓶颈，影响系统的性能。应用场景中介者模式适用于以下场景：
当一组对象之间的通信复杂且相互关联时，可以使用中介者模式来减少耦合度。
当一个对象的行为取决于许多其他对象的状态时，可以使用中介者模式来统一管理这些对象的状态。
当需要观察一个对象并且需要与该对象的许多其他对象交互时，可以使用中介者模式来管理这些交互。
当一个系统中的对象之间需要经常互相通信，但是直接通信会导致复杂度增加时，可以使用中介者模式来简化通信过程。
当需要对一个对象进行修改时，可以使用中介者模式来隔离出需要修改的代码部分，从而减少风险和复杂度。模式实现

下面是一个简单的中介者模式的示例，它实现了一个聊天室的功能。聊天室中有多个用户，他们之间可以相互发送消息。

Mediator接口

package com.example.javaDesignPattern.mediator;

/**
 * @Author bug菌
 * @Date 2023-09-19 22:47
 */
public interface Mediator {
    void sendMessage(String message, User user);
}

ConcreteMediator

package com.example.javaDesignPattern.mediator;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 * @Author bug菌
 * @Date 2023-09-19 22:47
 */
public class ConcreteMediator implements Mediator {

    // 所有的用户
    private final Map<String, User> userMap;

    public ConcreteMediator() {
        this.userMap = new HashMap<>();
    }

    /**
     * 注册用户
     * @param user 待注册用户
     */
    public void registerUser(User user) {
        String userId = user.getUserId();
        if (!userMap.containsKey(userId)) {
            userMap.put(userId, user);
            user.setMediator(this);
        }
    }

    /**
     * 发送消息给指定用户
     * @param message 消息内容
     * @param user 接收用户
     */
    @Override
    public void sendMessage(String message, Colleague user) {
        String userId = user.getUserId();
        if (userMap.containsKey(userId)) {
            user.receiveMessage(message);
        } else {
            System.out.println("用户不存在");
        }
    }
}

Colleague抽象类

package com.example.javaDesignPattern.mediator;

/**
 * @Author bug菌
 * @Date 2023-09-19 22:47
 */
public abstract class Colleague {

    private final String userId;
    private Mediator mediator;

    public Colleague(String userId) {
        this.userId = userId;
    }

    public String getUserId() {
        return userId;
    }

    public Mediator getMediator() {
        return mediator;
    }

    public void setMediator(Mediator mediator) {
        this.mediator = mediator;
    }

    public void sendMessage(String message) {
        mediator.sendMessage(message, this);
    }

    public abstract void receiveMessage(String message);
}

ConcreteColleague

package com.example.javaDesignPattern.mediator;

/**
 * @Author bug菌
 * @Date 2023-09-19 22:48
 */
public class User extends Colleague {

    public User(String userId) {
        super(userId);
    }

    @Override
    public void receiveMessage(String message) {
        System.out.println("用户" + getUserId() + "收到消息：" + message);
    }
}

测试用例

package com.example.javaDesignPattern.mediator;

/**
 * @Author bug菌
 * @Date 2023-09-19 22:48
 */
public class MediatorTest {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建中介者
        ConcreteMediator mediator = new ConcreteMediator();

        // 创建用户
        User user1 = new User("张三");
        User user2 = new User("李四");
        User user3 = new User("王五");

        // 注册用户到中介者
        mediator.registerUser(user1);
        mediator.registerUser(user2);
        mediator.registerUser(user3);

        // 用户发送消息
        user1.sendMessage("大家好，我是张三");
        user2.sendMessage("你们好，我是李四");
        user3.sendMessage("大家好，我是王五");
    }
}

测试结果如下：

测试用例代码解析

如上代码用例演示了中介者模式，其中：

存在一个中介者类 ConcreteMediator，其内部维护了一个用户列表，提供了一个注册用户和接收消息的方法；
存在一个用户类User，其内部维护了自己的名字和一个发送消息的方法；
在 main 方法中，首先创建了中介者和三个用户，并将用户注册到中介者中；
然后分别通过用户对象的 sendMessage 方法发送消息，实际上是调用中介者对象的 receiveMessage 方法，中介者再将消息广播给其它注册过的用户。

通过使用中介者模式，用户类和中介者类解耦，用户只需要知道发送消息即可，而无需关心具体发送给了哪些用户。而中介者类则负责实现消息的广播，也无需知道具体是哪些用户发送了消息。这样就提高了系统的灵活性和可维护性。

附录源码

如上涉及代码均已上传同步在GitHub，提供给同学们参考性学习。

总结

中介者模式是一种能够有效解耦对象之间关系的设计模式。通过一个中介者对象来协调和处理它们之间的通信，从而降低对象之间的耦合度，提高系统的灵活性和可扩展性。

在实现中介者模式时，需要定义好中介者接口和抽象同事类，然后再实现具体的中介者对象和同事类。在中介者对象中，需要维护一个同事类的列表，用于处理同事类之间的通信。

在使用中介者模式时，需要注意中介者对象的复杂性，如果中介者对象过于复杂，会导致整个系统的性能降低，不利于系统的维护和扩展。

总之，中介者模式在实际开发中有着广泛的应用，我们需要根据具体的需求来选择合适的设计模式，从而设计出高效、可维护、可扩展的软件系统。

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