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类型:行为型

中介者模式又称为调停者模式,调停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。

中介模式(Mediator)又称调停者模式,它的目的是把多方会谈变成双方会谈,从而实现多方的松耦合。

有些童鞋听到中介立刻想到房产中介,立刻气不打一处来。这个中介模式与房产中介还真有点像,所以消消气,先看例子。

考虑一个简单的点餐输入:

汉堡

鸡块

薯条

咖啡

选择全部 取消所有 反选

这个小系统有4个参与对象:

  • 多选框;
  • “选择全部”按钮;
  • “取消所有”按钮;
  • “反选”按钮。

它的复杂性在于,当多选框变化时,它会影响“选择全部”和“取消所有”按钮的状态(是否可点击),当用户点击某个按钮时,例如“反选”,除了会影响多选框的状态,它又可能影响“选择全部”和“取消所有”按钮的状态。

所以这是一个多方会谈,逻辑写起来很复杂:

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┌─────────────────┐     ┌─────────────────┐
│  CheckBox List  │<───>│SelectAll Button │
└─────────────────┘     └─────────────────┘
         ▲ ▲                     ▲
         │ └─────────────────────┤
         ▼                       │
┌─────────────────┐     ┌────────┴────────┐
│SelectNone Button│<────│ Inverse Button  │
└─────────────────┘     └─────────────────┘

如果我们引入一个中介,把多方会谈变成多个双方会谈,虽然多了一个对象,但对象之间的关系就变简单了:

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     ┌─────>│  CheckBox List  │
     │      └─────────────────┘
     │      ┌─────────────────┐
     │ ┌───>│SelectAll Button │
     ▼ ▼    └─────────────────┘
┌─────────┐
│Mediator │
└─────────┘
     ▲ ▲    ┌─────────────────┐
     │ └───>│SelectNone Button│
     │      └─────────────────┘
     │      ┌─────────────────┐
     └─────>│ Inverse Button  │
            └─────────────────┘

下面我们用中介模式来实现各个UI组件的交互。首先把UI组件给画出来:

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public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        new OrderFrame("Hanburger", "Nugget", "Chip", "Coffee");
    }
}

class OrderFrame extends JFrame {
    public OrderFrame(String... names) {
        setTitle("Order");
        setSize(460, 200);
        setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        Container c = getContentPane();
        c.setLayout(new FlowLayout(FlowLayout.LEADING, 20, 20));
        c.add(new JLabel("Use Mediator Pattern"));
        List<JCheckBox> checkboxList = addCheckBox(names);
        JButton selectAll = addButton("Select All");
        JButton selectNone = addButton("Select None");
        selectNone.setEnabled(false);
        JButton selectInverse = addButton("Inverse Select");
        new Mediator(checkBoxList, selectAll, selectNone, selectInverse);
        setVisible(true);
    }

    private List<JCheckBox> addCheckBox(String... names) {
        JPanel panel = new JPanel();
        panel.add(new JLabel("Menu:"));
        List<JCheckBox> list = new ArrayList<>();
        for (String name : names) {
            JCheckBox checkbox = new JCheckBox(name);
            list.add(checkbox);
            panel.add(checkbox);
        }
        getContentPane().add(panel);
        return list;
    }

    private JButton addButton(String label) {
        JButton button = new JButton(label);
        getContentPane().add(button);
        return button;
    }
}

然后,我们设计一个Mediator类,它引用4个UI组件,并负责跟它们交互:

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public class Mediator {
    // 引用UI组件:
    private List<JCheckBox> checkBoxList;
    private JButton selectAll;
    private JButton selectNone;
    private JButton selectInverse;

    public Mediator(List<JCheckBox> checkBoxList, JButton selectAll, JButton selectNone, JButton selectInverse) {
        this.checkBoxList = checkBoxList;
        this.selectAll = selectAll;
        this.selectNone = selectNone;
        this.selectInverse = selectInverse;
        // 绑定事件:
        this.checkBoxList.forEach(checkBox -> {
            checkBox.addChangeListener(this::onCheckBoxChanged);
        });
        this.selectAll.addActionListener(this::onSelectAllClicked);
        this.selectNone.addActionListener(this::onSelectNoneClicked);
        this.selectInverse.addActionListener(this::onSelectInverseClicked);
    }

    // 当checkbox有变化时:
    public void onCheckBoxChanged(ChangeEvent event) {
        boolean allChecked = true;
        boolean allUnchecked = true;
        for (var checkBox : checkBoxList) {
            if (checkBox.isSelected()) {
                allUnchecked = false;
            } else {
                allChecked = false;
            }
        }
        selectAll.setEnabled(!allChecked);
        selectNone.setEnabled(!allUnchecked);
    }

    // 当点击select all:
    public void onSelectAllClicked(ActionEvent event) {
        checkBoxList.forEach(checkBox -> checkBox.setSelected(true));
        selectAll.setEnabled(false);
        selectNone.setEnabled(true);
    }

    // 当点击select none:
    public void onSelectNoneClicked(ActionEvent event) {
        checkBoxList.forEach(checkBox -> checkBox.setSelected(false));
        selectAll.setEnabled(true);
        selectNone.setEnabled(false);
    }

    // 当点击select inverse:
    public void onSelectInverseClicked(ActionEvent event) {
        checkBoxList.forEach(checkBox -> checkBox.setSelected(!checkBox.isSelected()));
        onCheckBoxChanged(null);
    }
}

运行一下看看效果:

mediator

使用Mediator模式后,我们得到了以下好处:

  • 各个UI组件互不引用,这样就减少了组件之间的耦合关系;
  • Mediator用于当一个组件发生状态变化时,根据当前所有组件的状态决定更新某些组件;
  • 如果新增一个UI组件,我们只需要修改Mediator更新状态的逻辑,现有的其他UI组件代码不变。

Mediator模式经常用在有众多交互组件的UI上。为了简化UI程序,MVC模式以及MVVM模式都可以看作是Mediator模式的扩展。

概述

为什么使用中介者

如下图所示,这个示意图中有大量的对象,这些对象既会影响别的对象,又会被别的对象所影响,因此常常叫做同事(Colleague)对象。这些同事对象通过彼此的相互作用形成系统的行为。从图中可以看出,几乎每一个对象都需要与其他的对象发生相互作用,而这种相互作用表现为一个对象与另一个对象的直接耦合。这就是过度耦合的系统。

通过引入调停者对象(Mediator),可以将系统的网状结构变成以中介者为中心的星形结构,如下图所示。在这个星形结构中,同事对象不再通过直接的联系与另一个对象发生相互作用;相反的,它通过调停者对象与另一个对象发生相互作用。调停者对象的存在保证了对象结构上的稳定,也就是说,系统的结构不会因为新对象的引入造成大量的修改工作。

一个好的面向对象的设计可以使对象之间增加协作性(Collaboration),减少耦合度(Couping)。一个深思熟虑的设计会把一个系统分解为一群相互协作的同事对象,然后给每一个同事对象以独特的责任,恰当的配置它们之间的协作关系,使它们可以在一起工作。

主板

大家都知道,电脑里面各个配件之间的交互,主要是通过主板来完成的。如果电脑里面没有了主板,那么各个配件之间就必须自行相互交互,以互相传送数据。而且由于各个配件的接口不同,相互之间交互时,还必须把数据接口进行转换才能匹配上。

所幸是有了主板,各个配件的交互完全通过主板来完成,每个配件都只需要和主板交互,而主板知道如何跟所有的配件打交道,这样就简单多了。

调停者模式包括以下角色:

  • 抽象调停者(Mediator)角色:定义出同事对象到调停者对象的接口,其中主要方法是一个(或多个)事件方法。
  • 具体调停者(ConcreteMediator)角色:实现了抽象调停者所声明的事件方法。具体调停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。
  • 抽象同事类(Colleague)角色:定义出调停者到同事对象的接口。同事对象只知道调停者而不知道其余的同事对象。
  • 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,就与持有的调停者通信,调停者会负责与其他的同事交互。

优缺点

优点

  • 松散耦合
    调停者模式通过把多个同事对象之间的交互封装到调停者对象里面,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。

  • 集中控制交互
    多个同事对象的交互,被封装在调停者对象里面集中管理,使得这些交互行为发生变化的时候,只需要修改调停者对象就可以了,当然如果是已经做好的系统,那么就扩展调停者对象,而各个同事类不需要做修改。

  • 多对多变成一对多
    没有使用调停者模式的时候,同事对象之间的关系通常是多对多的,引入调停者对象以后,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。

缺点
调停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调停者的时候,会导致调停者对象变得十分复杂,而且难于管理和维护。

简单示例

抽象调停者类

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

具体调停者类

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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
         */
    }

}

抽象同事类

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

具体同事类

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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,通知调停者对象
        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,通知调停者对象
        getMediator().changed(this);
    }
}

场景: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。
要使用调停者模式来实现示例,那就要区分出同事对象和调停者对象。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。

抽象同事类

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

同事类——光驱

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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);
    }
}

同事类——CPU

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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);
    }
    
}

同事类——显卡

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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);
    }
}

同事类——声卡

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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);
    }
}

  抽象调停者类

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

具体调停者类

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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);
    }
}

客户端类

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public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //创建调停者——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);
        //让调停者知道所有同事
        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();
        
    }

}

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。

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