軟體設計模式學習(二十一)中介者模式

低吟不作語發表於2020-05-27

對於那些存在物件之間複雜互動關係的系統,中介者模式提供了一種簡化複雜互動的解決方案,即通過引入一箇中介者,將原本物件之間的兩兩互動轉化為每個物件與中介者之間的互動


模式動機

以微信聊天為例,可以使用者與使用者直接聊天,也可以通過微信群聊天。前者的話,使用者要和別的使用者加為好友,即使用者和使用者之間存在多對多關係,一個使用者如果要將相同的資訊傳送給所有其他使用者,必須一個一個傳送。而如果使用群聊天,一個使用者可以向多個使用者傳送相同資訊而無須一一進行傳送,只需將資訊傳送到群中即可,群的作用就是將傳送者所傳送的資訊轉發給每一個接收者使用者。

在使用者與使用者直接聊天的設計方案中,使用者物件之間存在很強關聯性,將導致系統出現如下問題:

  • 系統結構複雜
  • 物件可重用性差
  • 系統擴充套件混亂

根據單一職責原則,我們應儘量將物件細化,使其只負責單一職責。一個由很多物件構成的模組,為了減少物件兩兩之間複雜的引用關係,我們需要使用中介者模式,這就是中介者模式的模式動機。


模式定義

用一箇中介物件來封裝一系列物件互動,中介者使各物件不需顯式地相互引用,從而使其耦合鬆散,而且可以獨立改變它們之間的互動。中介者模式又稱調停者模式,它是一種物件行為型模式。


模式結構

  1. Mediator(抽象中介者)

    定義一個介面,該介面應用於各同事物件之間的通訊

  2. ConcreteMediator(具體中介者)

    抽象中介類的子類,通過協調各個同事物件來實現協作行為,瞭解並維護它對各個同事物件的引用。

  3. Colleague(抽象同事類)

    定義各同事的公有方法

  4. ConcreteColleague(具體同事類)

    每一個同事物件都引用一箇中介者物件,每一個同事物件在需要時和其他同事物件通訊時,先與中介者通訊,通過中介者來間接完成與其他同事的通訊


模式分析

通過引入中介者物件,可以將系統的網狀結構變成以中介者為中心的星狀結構。在這個形狀結構中,同事物件不再直接與另一個物件聯絡,它通過中介者物件與另一個物件發生相互作用。

如果物件之間存在多對多的相互關係,可以將物件之間的一些互動行為從各個物件中分離出來,並集中封裝在一箇中介者物件中,並由該中介者進行通訊和協調,這樣物件間的多對多的複雜關係就可以通過簡單的多對一關係實現,符合迪米特法則,即“只與你直接的朋友們通訊,而且只要可能,朋友數目越少越好”。

中介者承擔了以下兩方面的職責:

  • 中轉作用:通過中介者提供的中轉作用,各個同事物件不需要顯式引用其他同事,當需要和其他同事進行通訊時,通過中介者即可
  • 協調作用:中介者可以更進一步對同事之間的關係進行封裝,同事一致地和中介者進行互動,而不需要指明中介者具體怎麼做。中介者根據封裝在自身內部的邏輯協調,對同事的請求進行進一步處理,將同事成員之間的關係行為進行分離和封裝

模式例項之虛擬聊天室

某論壇會員通過聊天室進行資訊交流,普通會員(CommonMember)可以給其他會員傳送文字資訊,鑽石會員(DiamondMember)既可以給其他會員傳送文字資訊,還可以傳送圖片資訊。聊天室可以對不雅字元進行過濾,可以對傳送圖片的大小進行控制。

  1. 抽象中介者類 AbstractChatroom(抽象聊天室類)

    public abstract class AbstractChatroom {
        // 註冊同事物件的方法
        public abstract void register(Member member);
        // 同事之間傳送文字資訊方法
        public abstract void sendText(String from, String to, String message);
        // 同事之間傳送圖片資訊
        public abstract void sendImage(String from, String to, String image);
    }
    
  2. 抽象同事類 Member(抽象會員類)

    public abstract class Member {
    	// 維持一個抽象中介者的引用,用於呼叫中介者的方法
        protected AbstractChatroom chatroom;
        protected String name;
    
        public Member(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public AbstractChatroom getChatroom() {
            return chatroom;
        }
    
        public void setChatroom(AbstractChatroom chatroom) {
            this.chatroom = chatroom;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    	
        // 由於不同型別會員傳送文字資訊和圖片資訊的方式不同
        // 因此對這兩個方法進行抽象宣告
        public abstract void sendText(String to, String message);
    
        public abstract void sendImage(String to, String image);
    
        public void receiveText(String from, String message) {
            System.out.println(from + "傳送文字給" + this.name + ",內容為:" + message);
        }
    
        public void receiveImage(String from, String image) {
            System.out.println(from + "傳送圖片給" + this.name + ",內容為:" + image);
        }
    }
    
  3. 具體中介者類 ChatGroup(具體聊天室類)

    import java.util.Hashtable;
    
    public class ChatGroup extends AbstractChatroom {
    	
        // 定義一個集合物件儲存需要發生互動的同事物件
        private Hashtable<String, Member> members = new Hashtable<String, Member>();
    	
        // 提供註冊方式,將同事物件加入集合中
        @Override
        public void register(Member member) {
            if (!members.contains(member)) {
                members.put(member.getName(), member);
                member.setChatroom(this);
            }
        }
    
        @Override
        public void sendText(String from, String to, String message) {
            Member member = members.get(to);
            String newMessage = message;
            //  模擬不雅字元過濾
            newMessage = message.replace("日", "*");
            // 呼叫會員接收方法
            member.receiveText(from, newMessage);
        }
    
        @Override
        public void sendImage(String from, String to, String image) {
            Member member = members.get(to);
            //  模擬圖片大小判斷
            if (image.length() > 5) {
                System.out.println("圖片太大,傳送失敗");
            } else {
                // 呼叫會員接收方法
                member.receiveImage(from, image);
            }
        }
    }
    
  4. 具體同事類 CommonMember(普通會員類)

    public class CommonMember extends Member {
    
        public CommonMember(String name) {
            super(name);
        }
    
        @Override
        public void sendText(String to, String message) {
            System.out.println("普通會員傳送資訊:");
            chatroom.sendText(name, to, message);
        }
    
        @Override
        public void sendImage(String to, String image) {
            System.out.println("普通會員不能傳送圖片!");
        }
    }
    
  5. 具體同事類 DiamondMember(鑽石會員類)

    public class DiamondMember extends Member {
    
        public DiamondMember(String name) {
            super(name);
        }
    
        @Override
        public void sendText(String to, String message) {
            System.out.println("鑽石會員傳送資訊:");
            chatroom.sendText(name, to, message);
        }
    
        @Override
        public void sendImage(String to, String image) {
            System.out.println("鑽石會員傳送圖片");
            chatroom.sendImage(name, to, image);
        }
    }
    
  6. 客戶端測試類 Client

    public class Client {
    
        public static void main(String[] args) {
    
            AbstractChatroom happyChat = new ChatGroup();
    
            Member member1, member2, member3, member4, member5;
            member1 = new DiamondMember("張三");
            member2 = new DiamondMember("李四");
            member3 = new CommonMember("王五");
            member4 = new CommonMember("小芳");
            member5 = new CommonMember("小紅");
    
            happyChat.register(member1);
            happyChat.register(member2);
            happyChat.register(member3);
            happyChat.register(member4);
            happyChat.register(member5);
    
            member1.sendText("李四", "李四,你好");
            member2.sendText("張三", "張三,你好");
            member1.sendText("李四", "今天天氣不錯,有日");
            member2.sendImage("張三", "一個很大很大的太陽");
            member2.sendImage("張三", "太陽");
            member3.sendText("小芳", "還有問題嗎?");
            member3.sendText("小紅", "還有問題嗎?");
            member4.sendText("王五", "沒有了,謝謝");
            member5.sendText("王五", "我也沒有了");
            member5.sendImage("王五", "謝謝");
        }
    }
    
  7. 執行結果

如果需要增加新的具體中介類,只需繼承抽象中介者類並實現其中方法即可,新的具體中介者類可以對資訊進行不同的處理,客戶端只需修改少量程式碼(如果使用配置檔案的話可以不修改程式碼)

如果增加新的同事類,繼承抽象同事類並實現即可,同事類之間無直接引用關係。本例項中,中介者對同事類的引用建立在抽象層,因此在客戶端例項化新增的同事類即可直接使用該物件


模式優缺點

中介者模式優點:

  1. 簡化物件間的互動。用中介者和同事的一對多互動代替了原來同事之間多對多互動,更利於理解、維護和擴充套件。
  2. 將各同事解耦。我們可以獨立的改變、增加和複用各同事和中介者,符合開閉原則
  3. 減少子類生成。中介者將原本分佈於多個物件的行為集合在一起,改變這些行為只需生成新的中介者子類即可,各個同事類可被重用。

中介者模式缺點:

  1. 具體中介者類包含了同事之間的互動細節,可能會導致中介者類非常複雜,難以維護。

模式適用環境

以下情況可以使用中介者模式:

  • 系統物件之間存在複雜的引用關係
  • 一個物件由於引用了其他很多物件並直接與其通訊,導致難以複用該物件
  • 想通過一箇中間類來封裝多個類的行為,而又不想生成太多子類,可以使用中介者類,在中介者類中定義物件互動的公共行為

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