23种设计模式之中介者模式

1. 简介

中介者模式（Mediator Pattern） 是一种行为设计模式，它通过定义一个中介对象来封装一系列对象之间的交互。中介者使各对象之间不需要显式地相互引用，从而使它们之间的耦合松散，并且可以独立地改变它们之间的交互。
例如，在一个聊天软件系统中，多个用户（同事、朋友等）之间的聊天消息传递可以通过一个服务器（中介者）来进行。用户不需要直接知道其他用户的联系方式或者网络地址等信息，只需要将消息发送给服务器，服务器再将消息转发给指定的其他用户。

结构：

• 中介者（Mediator）接口
  这是所有具体中介者类都要实现的接口，它定义了用于协调各同事对象（Colleague）之间交互的方法。
• 具体中介者（Concrete Mediator）类
  具体中介者类实现了中介者接口，它包含了对多个同事对象的引用，并通过这些引用协调同事对象之间的交互。在聊天软件中，服务器类就是具体中介者类，它维护了在线用户列表，并负责将消息从一个用户转发给另一个用户。
• 同事（Colleague）接口
  同事接口定义了同事对象与中介者进行交互的方法。在聊天软件中，这个接口可以包含发送消息和接收消息的方法。
• 具体同事（Concrete Colleague）类
  具体同事类实现了同事接口，它持有一个中介者对象的引用，通过这个引用与其他同事进行间接的交互。在聊天软件中，用户客户端类就是具体同事类，它在发送消息时将消息发送给服务器（中介者），接收消息时也是从服务器获取消息。

2. 代码

2.1 Mediator （中介者接口）

public interface Mediator {void work(User user, String message);
}

2.2 ChatRoom （具体中介者类）

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class ChatRoom implements Mediator{private List<User> users = new ArrayList<>();@Overridepublic void work(User user, String message) {for (User otherUser : users) {if (otherUser!= user) {otherUser.receiveMessage(message);}}}public void addUser(User user) {users.add(user);}
}

2.3 User （同事接口）

public interface User {void sendMessage(String message);void receiveMessage(String message);
}

2.4 ChatUser （具体同事类）

public class ChatUser implements User{private Mediator mediator;private String name;public ChatUser(Mediator mediator, String name) {this.mediator = mediator;this.name = name;}@Overridepublic void sendMessage(String message) {mediator.work(this,message);}@Overridepublic void receiveMessage(String message) {System.out.println(name + " received message: " + message);}
}

2.5 Test （测试）

public class Test {public static void main(String[] args) {ChatRoom mediator = new ChatRoom();User robert = new ChatUser(mediator,"Robert");User john = new ChatUser(mediator,"John");mediator.addUser(robert);mediator.addUser(john);robert.sendMessage("Hi John!");john.sendMessage("Hello Robert!");}
}

2.6 运行结果

John received message: Hi John!
Robert received message: Hello Robert!

3. 使用场景

1. 复杂交互关系：当系统中存在多个对象之间复杂的依赖关系时，中介者模式可以简化这些关系，使系统更加清晰易维护。例如，在一个聊天室应用中，用户通过中介者（如聊天室）进行消息传递，而不是直接与其他用户建立连接，这样可以降低直接依赖，增加系统的灵活性。
2. 减少子类生成：在需要处理大量子类的情况下，中介者模式可以集中处理对象间的交互逻辑，避免直接耦合，从而减少子类的数量。
3. 强耦合问题：中介者模式能够降低对象间的强耦合，提高系统的灵活性。例如，在一个电子商务平台中，买家、卖家和订单管理系统之间可以通过中介者进行协调，从而简化复杂的交互逻辑。
4. 多对象共享中介者：当多个对象需要共享同一个中介者时，中介者负责协调这些对象之间的通信。例如，在分布式系统中，中介者可以充当调度中心，协调不同节点的工作。
5. GUI系统：在图形用户界面（GUI）系统中，中介者模式可以用来管理各个控件之间的交互。例如，当用户点击某个按钮时，中介者对象负责将这个事件通知给相关的控件，从而触发相应的操作。
6. 事件处理系统：在事件处理系统中，中介者对象可以负责协调事件的发布和订阅，确保事件能及时传递给感兴趣的对象。
7. 多线程系统：在多线程系统中，中介者模式可以用来协调不同线程之间的交互。例如，当某个线程需要与另一个线程通信时，它只需要通过中介者对象来发送消息，而不需要直接与另一个线程建立连接。
8. 分布式系统：在分布式系统中，中介者模式可以用来协调不同组件之间的通信。例如，某个组件需要与另一个组件通信时，它只需要通过中介者对象来发送消息，而不需要直接与另一个组件建立连接。
9. MVC架构：在MVC架构中，控制器（Controller）充当模型（Model）和视图（View）之间的中介者，从而降低对象之间的耦合性。

中介者模式的优点包括降低耦合度、提高系统的可维护性和可扩展性。然而，过度使用可能导致中介者对象过于复杂，难以维护和管理。因此，在实际应用中需要谨慎选择其使用时机，并合理划分中介者的职责。

4. 优缺点

• 优点：

  1. 降低耦合度：中介者模式通过将多个对象的交互封装在中介者中，使得各个对象不再直接相互引用，从而减少了对象间的依赖关系。这种解耦合的设计使得对象可以独立变化和复用，提高了代码的可维护性和灵活性。
  2. 集中控制：所有的交互逻辑都由中介者集中管理，这使得系统的行为更加清晰，代码维护更为集中。因此，当需要修改系统行为时，只需修改中介者即可，而无需修改其他对象。
  3. 提高可扩展性：中介者模式允许在不改变现有对象的情况下添加新的对象或行为，只需修改中介者即可实现扩展。这使得系统更容易添加或删除对象，而无需影响其他对象。
  4. 简化对象交互：中介者模式将复杂的交互逻辑集中在中介者中，使得对象之间的交互变得简单和集中。这有助于简化系统结构，降低系统的复杂度。
  5. 增强对象的封装性：同事对象只需与中介者通信，不必知道其他同事的存在，从而增强了对象的封装性。

• 缺点：

  1. 中介者复杂性：随着系统中对象数量的增加，中介者需要处理的逻辑变得复杂，可能导致中介者自身变得难以维护。具体中介者类可能会变得庞大且复杂，难以管理和维护。
  2. 性能开销：中介者模式引入了一个额外的中介者对象，这可能会增加系统的性能开销。在通信期间需要额外的调度，可能会影响性能。
  3. 单点故障：中介者模式引入了一个中心化的中介者对象，如果这个中介者出现问题，可能会影响整个系统的功能。这增加了系统的脆弱性。
  4. 过度依赖中介者：如果设计不当，中介者可能成为系统中的“上帝对象”，承担过多的职责，导致系统难以维护。
  5. 不适用简单场景：在对象之间的交互相对简单的情况下，使用中介者模式可能会引入不必要的复杂性，增加代码的复杂度。
  6. 违背开闭原则：当新的同事对象被加入时，可能需要修改中介者对象的代码，这违反了开闭原则。

中介者模式在处理复杂的对象交互场景中具有显著的优势，但在简单场景下可能会显得过于繁琐。因此，在使用中介者模式时，需要根据具体情况权衡其优缺点，确保模式的使用能够带来实际的设计和维护好处。

5. 总结

在实际应用中，中介者模式可以用于管理复杂的系统结构，如聊天室、游戏开发中的角色和事件管理等。例如，在一个聊天系统中，每个用户通过中介者对象发送和接收消息，而不是直接与其他用户通信，从而简化了系统的交互逻辑。

中介者模式通过引入一个中介者对象来封装对象间的交互逻辑，使得系统结构更加松散耦合和易于维护。然而，在使用该模式时需要谨慎处理中介者的职责分配，以确保系统的稳定性和可维护性。