中介者模式 (Mediator Pattern)

定义

中介者模式（Mediator Pattern）是一种行为型设计模式，它通过引入一个中介对象来简化多个对象之间的复杂交互。这种模式的目的是减少通信对象之间的直接引用，从而减少它们之间的耦合度，使得可以独立地改变它们之间的交互。

中介者模式主要涉及以下角色：

• 中介者（Mediator）接口：定义了通信的接口。
• 具体中介者（Concrete Mediator）：实现中介者接口，并协调各个对象之间的交互。
• 同事类（Colleague）：需要通信的对象，它们不直接交互，而是通过中介者来进行交互。

解决的问题

• 减少对象间复杂的直接交互：
  • 在一个系统中，多个对象直接相互交互可能会形成复杂的网络结构。每个对象都需要知道与其交互的多个对象，这导致系统难以理解和维护。中介者模式通过引入一个中心化的中介者对象来管理这些交互，从而减少对象之间的直接通信。
• 降低耦合度：
  • 当对象直接相互交互时，它们之间的耦合度增加，一个对象的改变可能影响到与之交互的多个对象。中介者模式使得对象之间减少了直接的依赖关系，每个对象只依赖于单一的中介者，从而降低了耦合度。
• 集中控制交互逻辑：
  • 在没有中介者的情况下，每个对象需要独立地管理与其他对象的交互。中介者模式允许将这些交互逻辑集中到一个位置，这样交互逻辑就更容易理解和维护。
• 动态地改变交互：
  • 中介者模式提供了更多的灵活性来动态改变对象间的交互。由于交互逻辑集中在中介者中，修改中介者的行为可以轻松地改变系统中对象间的交互。

使用场景

• 复杂对象间的通信：
  • 当系统中有多个对象相互交互，形成复杂的网络结构时，使用中介者模式可以将这些交互集中管理，从而简化对象间的通信并减少它们之间的依赖关系。
• 减少类间耦合：
  • 如果一个系统的组件紧密耦合，以至于难以对单个组件进行修改或扩展，中介者模式可以帮助解耦这些组件，使它们更容易维护和扩展。
• 集中控制交互逻辑：
  • 当需要在一个地方集中管理整个应用的交互逻辑时，中介者模式提供了一种机制来集中处理所有的交互逻辑，而不是将其分散在各个对象中。
• 重新组织系统的组件交互：
  • 如果需要重构一个系统，使其组件交互更加清晰和更易管理，中介者模式可以用来重组这些组件之间的交互。

示例代码

// 中介者接口
public interface ChatMediator {
    void sendMessage(String msg, User user);
    void addUser(User user);
}

// 具体中介者
class ChatRoom implements ChatMediator {
    private List<User> users;

    public ChatRoom() {
        this.users = new ArrayList<>();
    }

    @Override
    public void addUser(User user) {
        this.users.add(user);
    }

    @Override
    public void sendMessage(String msg, User user) {
        for (User u : this.users) {
            // 不要将消息发送给自己
            if (u != user) {
                u.receive(msg);
            }
        }
    }
}

// 同事类
abstract class User {
    protected ChatMediator mediator;
    protected String name;

    public User(ChatMediator med, String name) {
        this.mediator = med;
        this.name = name;
    }

    public abstract void send(String msg);

    public abstract void receive(String msg);
}

// 具体同事类
class UserImpl extends User {
    public UserImpl(ChatMediator med, String name) {
        super(med, name);
    }

    @Override
    public void send(String msg) {
        System.out.println(this.name + ": Sending Message=" + msg);
        mediator.sendMessage(msg, this);
    }

    @Override
    public void receive(String msg) {
        System.out.println(this.name + ": Received Message:" + msg);
    }
}

// 客户端
public class MediatorPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ChatMediator mediator = new ChatRoom();

        User john = new UserImpl(mediator, "John");
        User jane = new UserImpl(mediator, "Jane");

        mediator.addUser(john);
        mediator.addUser(jane);

        john.send("Hi there!");
        jane.send("Hey!");
    }
}

主要符合的设计原则

• 开闭原则（Open-Closed Principle）：
  • 中介者模式允许系统容易地引入新的参与者（即同事类），而无需修改中介者的代码。这意味着系统对于扩展是开放的，但对于修改是封闭的。新的同事类可以被添加进系统，只需确保它们与中介者正确交互即可。
• 单一职责原则（Single Responsibility Principle）：
  • 在中介者模式中，中介者类承担了协调参与者之间交互的责任，而各个同事类则专注于自己的业务逻辑。这样，每个类都只有一个改变的原因，中介者负责处理组件间的通信，而各个组件负责各自的业务。
• 里氏替换原则（Liskov Substitution Principle）：
  • 尽管中介者模式通常不涉及继承，但是遵守此原则确保了中介者和同事类之间保持正确的关系。如果中介者或同事类有继承关系，子类应能够替换其父类而不影响系统的整体功能。
• 迪米特法则（Law of Demeter）：
  • 也称为“最少知识原则”，这个原则鼓励对象间的低耦合。在中介者模式中，对象不直接与许多其他对象交互，而是通过中介者进行交互，从而减少了系统中各部分的直接通信。

在JDK中的应用

• java.util.Timer：
  • Timer 类和任务类（如 TimerTask）之间的关系可以看作是一种中介者模式的实现。Timer 充当中介者的角色，协调不同的 TimerTask 的执行。
• Java Beans和PropertyChangeListener：
  • 在Java Beans框架中，PropertyChangeSupport 类充当中介者，协调bean和监听器（如 PropertyChangeListener）之间的交互。当bean的属性发生变化时，PropertyChangeSupport 负责通知所有注册的监听器。
• Swing事件处理机制：
  • Java Swing库中的事件处理机制也反映了中介者模式的思想。例如，在Swing组件和监听器之间，JButton 充当中介者的角色，负责管理事件（如点击事件）和相应的事件监听器。
• java.util.concurrent.Executor：
  • 在 java.util.concurrent 包中，Executor 接口实现了中介者模式。它充当了任务提交者和实际执行任务线程之间的中介者。

在Spring中的应用

• Spring事件发布-订阅机制：
  • Spring的应用事件发布-订阅机制体现了中介者模式的核心理念。ApplicationEventPublisher 充当中介者，管理事件的发布和各个 ApplicationListener 的通知。这种机制允许组件在松耦合的情况下相互通信。
• Spring Web MVC的DispatcherServlet：
  • 在Spring Web MVC中，DispatcherServlet 作为中央控制器，充当中介者的角色。它处理所有的HTTP请求并将它们委派给相应的控制器，然后再将结果返回给客户端。这里的 DispatcherServlet 管理控制器、视图解析器和其他相关组件之间的交互。
• Spring数据访问框架：
  • 在Spring的数据访问框架中，比如JdbcTemplate和HibernateTemplate，模板类可以被看作是中介者，协调应用程序代码和底层数据源之间的交互。它们处理数据访问的逻辑并将结果传递给应用程序。