研磨设计模式 之 中介者模式（Mediator）3 ——跟着cc学设计系列

10.3  模式讲解

10.3.1  认识中介者模式

（1）模式的功能

中介者的功能非常简单，就是封装对象之间的交互。如果一个对象的操作会引起其它相关对象的变化，或者是某个操作需要引起其它对象的后续或连带操作，而这个对象又不希望自己来处理这些关系，那么就可以找中介者，把所有的麻烦扔给它，只在需要的时候通知中介者，其它的就让中介者去处理就可以了。

       反过来，其它的对象在操作的时候，可能会引起这个对象的变化，也可以这么做。最后对象之间就完全分离了，谁都不直接跟其它对象交互，那么相互的关系，全部被集中到中介者对象里面了，所有的对象就只是跟中介者对象进行通信，相互之间不再有联系。

把所有对象之间的交互都封装在中介者当中，无形中还得到另外一个好处，就是能够集中的控制这些对象的交互关系，这样有什么变化的时候，修改起来就很方便。

（2）需要Mediator接口吗

       要回答这个问题，先要搞清楚一件事情，接口用来干什么的？对，接口是用来实现“封装隔离”的，那么封装谁？隔离谁呢？Mediator接口嘛，肯定是用来封装中介者对象的，使得使用中介者对象的客户对象跟具体的中介者实现对象分离开。

       了解了上面这些内容，回过来想想，有没有使用Mediator接口的必要，那就取决于是否会提供多个不同的中介者实现。如果中介者实现只有一个的话，而且预计中也没有需要扩展的要求，那么就可以不定义Mediator接口，让各个同事对象直接使用中介者实现对象；如果中介者实现不只一个，或者预计中有扩展的要求，那么就需要定义Mediator接口，让各个同事对象来面向中介者接口编程，而无需关心具体的中介者实现。

（3）同事关系

       在标准的中介者模式中，把使用中介者对象来交互的那些对象称为同事类，这不是乱叫的，在中介者模式中，要求这些类都要继承相同的类，也就是说，这些对象从某个角度讲是同一个类型，算是兄弟对象。

       正是这些兄弟对象之间的交互关系很复杂，才产生了把这些交互关系分离出去，单独做成中介者对象，这样一来，这些兄弟对象就成了中介者对象眼里的同事。

（4）同事和中介者的关系

       在中介者模式中，当一个同事对象发生了改变，需要主动通知中介者，让中介者去处理与其它同事对象相关的交互。

       这就导致了同事对象和中介者对象之间必须有关系，首先是同事对象需要知道中介者对象是谁；反过来，中介者对象也需要知道相关的同事对象，这样它才能与同事对象进行交互。也就是说中介者对象和同事对象之间是相互依赖的。

（5）如何实现同事和中介者的通信

       一个同事对象发生了改变，会通知中介者对象，中介者对象会处理与其它同事的交互，这就产生了同事对象和中介者对象的相互通信。怎么实现这种通信关系呢？

       一种实现方式是在Mediator接口中定义一个特殊的通知接口，作为一个通用的方法，让各个同事类来调用这个方法，在中介者模式结构图里画的就是这种方式。在前面示例的也是这种方式，定义了一个通用的changed方法，并且把同事对象当做参数传入，这样在中介者对象里面，就可以去获取这个同事对象的实例的数据了。

       另外一种实现方式是可以采用观察者模式，把Mediator实现成为观察者，而各个同事类实现成为Subject，这样同事类发生了改变，会通知Mediator。Mediator在接到通知过后，会与相应的同事对象进行交互。

（6）中介者模式的调用顺序示意图

中介者模式的调用顺序如图10.5所示：

 

图10.5  中介者模式的调用顺序示意图

10.3.2  广义中介者

仔细查看中介者的结构、定义和示例，会发现几个问题，使得中介者模式在实际使用的时候，变得繁琐或困难。

• 其一：是否有必要为同事对象定义一个公共的父类？

大家都知道，Java是单继承的，为了使用中介者模式，就让这些同事对象继承一个父类，这是很不好的；再说了，这个父类目前也没有什么特别的公共功能，也就是说继承它也得不到多少好处。

在实际开发中，很多相互交互的对象本身是没有公共父类的，强行加上一个父类，会让这些对象实现起来特别别扭。

• 其二：同事类有必要持有中介者对象吗？

同事类需要知道中介者对象，以便当它们发生改变的时候，能够通知中介者对象，但是，是否需要作为属性，并通过构造方法传入，这么强的依赖关系呢？

也可以有简单的方式去通知中介对象，比如把中介对象做成单例，直接在同事类的方法里面去调用中介者对象。

• 其三：是否需要中介者接口？

在实际开发中，很常见的情况是不需要中介者接口的，而且中介者对象也不需要创建很多个实例，因为中介者是用来封装和处理同事对象的关系的，它一般是没有状态需要维护的，因此中介者通常可以实现成单例。

• 其四：中介者对象是否需要持有所有的同事？

虽说中介者对象需要知道所有的同事类，这样中介者才能与它们交互。但是是否需要做为属性这么强烈的依赖关系，而且中介者对象在不同的关系维护上，可能会需要不同的同事对象的实例，因此可以在中介者处理的方法里面去创建、或者获取、或者从参数传入需要的同事对象。

• 其五：中介者对象只是提供一个公共的方法，来接受同事对象的通知吗？

从示例就可以看出来，在公共方法里，还是要去区分到底是谁调过来，这还是简单的，还没有去区分到底是什么样的业务触发调用过来的，因为不同的业务，引起的与其它对象的交互是不一样的。

因此在实际开发中，通常会提供具体的业务通知方法，这样就不用再去判断到底是什么对象，具体是什么业务了。

       基于上面的考虑，在实际应用开发中，经常会简化中介者模式，来使开发变得简单，比如有如下的简化：

• 通常会去掉同事对象的父类，这样可以让任意的对象，只要需要相互交互，就可以成为同事；
• 还有通常不定义Mediator接口，把具体的中介者对象实现成为单例；
• 另外一点就是同事对象不再持有中介者，而是在需要的时候直接获取中介者对象并调用；中介者也不再持有同事对象，而是在具体处理方法里面去创建、或者获取、或者从参数传入需要的同事对象。

       把这样经过简化、变形使用的情况称为广义中介者。

       还是来举个实际点的例子看看吧。

1：部门与人员

几乎在每个应用系统中都需要这样的功能模块：部门管理、人员管理，为了简单点演示，把模块简化成类，也就是有一个部门类Dep和人员类User。

       首先想想部门类Dep和人员类User之间是什么关系，一对一？一对多？还是多对多？

       可能在不同的系统里面，根据需要会做成不同的关系，但从实际情况讲，部门和人员应该是多对多的，也就是一个部门可以有多个人，而一个人也可以加入多个部门。

       对于一个部门有多个人，估计大家都能理解。而一个人也可以加入多个部门，或许有些朋友就觉得有些问题了，因为在他们做系统的经验上，是一个人只属于一个部门的。

事实上一个人是可以属于多个部门的，比如：某人是开发部的经理，同时也是销售部门的技术总监，为销售部门给客户的解决方案中的技术部分进行把关，同时还可以是客户服务部门的技术顾问，为他们解决客户的技术问题提供指导。

       好了，理解了部门和人员是多对多的关系过后，有些朋友可能会做出如下的设计，不就是个多对多吗，类之间的多对多也很容易表达啊，如下：

public class Dep {

    private Collection<User> colUser = new ArrayList<User>();

}

public class User {

    private Collection<Dep> colDep = new ArrayList<Dep>();

}

很简单，是吧，一个部门有多个人员，一个人员属于多个部门。

2：问题的出现

    真的这么简单吗？再进一步想想部门和人员的功能交互，就会知道这样设计是存在问题的，举几个常见的功能：

• 部门被撤销
• 部门之间进行合并
• 人员离职
• 人员从一个部门调职到另外一个部门

想想要实现这些功能，按照前面的设计，该怎么做呢？

（1）系统运行期间，部门被撤销了，就意味着这个部门不存在了，可是原来这个部门下所有的人员，每个人员的所属部门中都有这个部门呢，那么就需要先通知所有的人员，把这个部门从它们的所属部门中去掉，然后才可以清除这个部门。

（2）部门合并，是合并成一个新的部门呢，还是把一个部门并入到另一个部门？如果是合并成一个新的部门，那么需要把原有的两个部门撤销，然后再新增一个部门；如果是把一个部门合并到另一个部门里面，那就是撤销掉一个部门，然后把这个部门下的人员移动到这个部门。不管是那种情况，都面临着需要通知相应的人员进行更改这样的问题。

（3）人员离职了，反过来就需要通知他所属于的部门，从部门的拥有人员的记录中去除掉这个人员。

（4）人员调职，同样需要通知相关的部门，先从原来的部门中去除掉，然后再到新的部门中添加上。

看了上述的描述，感觉如何？是不是“烦就一个字”啊！

       麻烦的根源在什么地方呢？仔细想想，对了，麻烦的根源就在于部门和人员之间的耦合，这样导致操作人员的时候，需要操作所有相关的部门，而操作部门的时候又需要操作所有相关的人员，使得部门和人员搅和在了一起。

3：中介者来解决

找到了根源就好办了，采用中介者模式，引入一个中介者对象来管理部门和人员之间的关系，就能解决这些问题了。

如果采用标准的中介者模式，想想上面提出的那些问题点吧，就知道实现起来会很别扭。因此采用广义的中介者来解决，这样部门和人员就完全解耦了，也就是说部门不知道人员，人员也不知道部门，它们完全分开，它们之间的关系就完全由中介者对象来管理了。这个时候的结构如图10.6所示：

 

图10.6  引入中介者后的结构示意图

好了，还是看代码示例会比较清晰。

4：实现示例   

（1）首先定义部门类，示例代码如下：

/**

 * 部门类

 */

public class Dep{

    /**

     * 描述部门编号

     */

    private String depId;

    /**

     * 描述部门名称

     */

    private String depName;

 

    public String getDepId() {

       return depId;

    }

    public void setDepId(String depId) {

       this.depId = depId;

    }

    public String getDepName() {

       return depName;

    }

    public void setDepName(String depName) {

       this.depName = depName;

    }

    /**

     * 撤销部门

     * @return 是否撤销成功

     */

    public boolean deleteDep(){

       //1：要先通过中介者去清除掉所有与这个部门相关的部门和人员的关系

       DepUserMediatorImpl mediator =

DepUserMediatorImpl.getInstance();

       mediator.deleteDep(depId);

       //2：然后才能真的清除掉这个部门

       //请注意在实际开发中，这些业务功能可能会做到业务层去，

       //而且实际开发中对于已经使用的业务数据通常是不会被删除的，

       //而是会被做为历史数据保留

       return true;

    }

}

（2）接下来定义人员类，示例代码如下：

/**

 * 人员类

 */

public class User{

    /**

     * 人员编号

     */

    private String userId;

    /**

     * 人员名称

     */

    private String userName;

 

    public String getUserId() {

       return userId;

    }

    public void setUserId(String userId) {

       this.userId = userId;

    }

    public String getUserName() {

       return userName;

    }

    public void setUserName(String userName) {

       this.userName = userName;

    }

    /**

     * 人员离职

     * @return 是否处理成功

     */

    public boolean dimission(){

       //1：要先通过中介者去清除掉所有与这个人员相关的部门和人员的关系

       DepUserMediatorImpl mediator =

DepUserMediatorImpl.getInstance();

       mediator.deleteUser(userId);

       //2：然后才能真的清除掉这个人员

       //请注意，实际开发中，人员离职，是不会真的删除人员记录的，

       //通常是把人员记录的状态或者是删除标记设置成已删除，

       //只是不再参加新的业务，但是已经发生的业务记录是不会被清除掉的    

 

       return true;

    }

}

（3）顺带看一下描述部门和人员关系的对象，非常简单，示例代码如下：

/**

 *  描述部门和人员关系的类

 */

public class DepUserModel {

    /**

     * 用于部门和人员关系的编号，用做主键

     */

    private String depUserId;

    /**

     * 部门的编号

     */

    private String depId;

    /**

     * 人员的编号

     */

    private String userId;

 

 

 

}

（4）具体的中介者实现

首先中介者要管理部门和人员的关系，所以在中介者实现里面添加了一些测试的数据，为此还专门做了一个用来描述部门和人员关系的数据对象；其次在中介者里面只是实现了撤销部门和人员离职相应的关系处理，其它的没有实现；另外，这个中介者实现被实现成单例的了。示例代码如下：

/**

 * 实现部门和人员交互的中介者实现类

 * 说明：为了演示的简洁性，只示例实现撤销部门和人员离职的功能

 */

public class DepUserMediatorImpl{

    private static DepUserMediatorImpl mediator =

new DepUserMediatorImpl();

    private DepUserMediatorImpl(){

       //调用初始化测试数据的功能

       initTestData();

    }

    public static DepUserMediatorImpl getInstance(){

       return mediator;

    }

 

    /**

     * 测试用，记录部门和人员的关系

     */

    private Collection<DepUserModel> depUserCol =

new ArrayList<DepUserModel>();

    /**

     * 初始化测试数据

     */

    private void initTestData(){

       //准备一些测试数据

       DepUserModel du1 = new DepUserModel();

       du1.setDepUserId("du1");

       du1.setDepId("d1");

       du1.setUserId("u1");    

       depUserCol.add(du1);

 

       DepUserModel du2 = new DepUserModel();

       du2.setDepUserId("du2");

       du2.setDepId("d1");

       du2.setUserId("u2");    

       depUserCol.add(du2);

 

       DepUserModel du3 = new DepUserModel();

       du3.setDepUserId("du3");

       du3.setDepId("d2");

       du3.setUserId("u3");    

       depUserCol.add(du3);

 

       DepUserModel du4 = new DepUserModel();

       du4.setDepUserId("du4");

       du4.setDepId("d2");

       du4.setUserId("u4");    

       depUserCol.add(du4);

 

       DepUserModel du5 = new DepUserModel();

       du5.setDepUserId("du5");

       du5.setDepId("d2");

       du5.setUserId("u1");    

       depUserCol.add(du5);

    }

    /**

     * 完成因撤销部门的操作所引起的与人员的交互，需要去除相应的关系

     * @param depId 被撤销的部门对象的编号

     * @return 是否已经正确的处理了因撤销部门所引起的与人员的交互

     */

    public boolean deleteDep(String depId) {

       //请注意：为了演示简单，部门撤销后，

       //原部门的人员怎么处理等后续业务处理，这里就不管了

 

       //1：到记录部门和人员关系的集合里面，寻找跟这个部门相关的人员

       //设置一个临时的集合，记录需要清除的关系对象

       Collection<DepUserModel> tempCol =

new ArrayList<DepUserModel>();

       for(DepUserModel du : depUserCol){

           if(du.getDepId().equals(depId)){

              //2：需要把这个相关的记录去掉，先记录下来

              tempCol.add(du);

           }

       }

       //3：从关系集合里面清除掉这些关系

       depUserCol.removeAll(tempCol);

 

       return true;

    }

    /**

     * 完成因人员离职引起的与部门的交互

     * @param userId 离职的人员的编号

     * @return 是否正确处理了因人员离职引起的与部门的交互

     */

    public boolean deleteUser(String userId) {

       //1：到记录部门和人员关系的集合里面，寻找跟这个人员相关的部门

       //设置一个临时的集合，记录需要清除的关系对象

       Collection<DepUserModel> tempCol =

new ArrayList<DepUserModel>();

       for(DepUserModel du : depUserCol){

           if(du.getUserId().equals(userId)){

              //2：需要把这个相关的记录去掉，先记录下来

              tempCol.add(du);

           }

       }

       //3：从关系集合里面清除掉这些关系

       depUserCol.removeAll(tempCol);

 

       return true;

    }

    /**

     * 测试用，在内部打印显示一下一个部门下的所有人员

     * @param dep 部门对象

     */

    public void showDepUsers(Dep dep) {

       for(DepUserModel du : depUserCol){

           if(du.getDepId().equals(dep.getDepId())){

              System.out.println("部门编号="+dep.getDepId()

+"下面拥有人员，其编号是："+du.getUserId());

           }

       }

    }

    /**

     * 测试用，在内部打印显示一下一个人员所属的部门

     * @param user 人员对象

     */

    public void showUserDeps(User user) {

       for(DepUserModel du : depUserCol){

           if(du.getUserId().equals(user.getUserId())){

              System.out.println("人员编号="+user.getUserId()

+"属于部门编号是："+du.getDepId());

           }

       }

    }

    /**

     * 完成因人员调换部门引起的与部门的交互

     * @param userId 被调换的人员的编号

     * @param oldDepId 调换前的部门的编号

     * @param newDepId 调换后的部门的编号

     * @return 是否正确处理了因人员调换部门引起的与部门的交互

     */

    public boolean changeDep(String userId,String oldDepId

, String newDepId) {

       //本示例不去实现了

        return false;

    }

    /**

     * 完成因部门合并操作所引起的与人员的交互

     * @param colDepIds 需要合并的部门的编号集合

     * @param newDep 合并后新的部门对象

     * @return 是否正确处理了因部门合并操作所引起的与人员的交互

     */

    public boolean joinDep(Collection<String> colDepIds

, Dep newDep){

       //本示例不去实现了     

       return false;

    }

}

（5）测试一下，看看好用不，客户端示例代码如下：

public class Client {

    public static void main(String[] args) {

       DepUserMediatorImpl mediator =

DepUserMediatorImpl.getInstance();

       //准备要撤销的部门，仅仅需要一个部门编号

       Dep dep = new Dep();

       dep.setDepId("d1");

       Dep dep2 = new Dep();

       dep2.setDepId("d2");

       //准备用于测试的人员，也只需要一个人员编号

       User user = new User();

       user.setUserId("u1");

 

       //测试撤销部门，在运行之前，输出一下，看这个人员属于哪些部门      

       System.out.println("撤销部门前------------------");

       mediator.showUserDeps(user);      

       //真正执行业务，撤销这个部门

       dep.deleteDep();    

       //再次输出一下，看这个人员属于哪些部门

       System.out.println("撤销部门后------------------");

       mediator.showUserDeps(user);

 

       //测试人员离职，在运行之前，输出一下，看这个部门下都有哪些人员

       System.out.println("---------------------------------");

       System.out.println("人员离职前------------------");

       mediator.showDepUsers(dep2);      

       //真正执行业务，人员离职

       user.dimission();   

       //再次输出一下，看这个部门下都有哪些人员

       System.out.println("人员离职后------------------");

       mediator.showDepUsers(dep2);

    }

}

测试结果如下：

撤销部门前------------------

人员编号=u1属于部门编号是：d1

人员编号=u1属于部门编号是：d2

撤销部门后------------------

人员编号=u1属于部门编号是：d2

---------------------------------

人员离职前------------------

部门编号=d2下面拥有人员，其编号是：u3

部门编号=d2下面拥有人员，其编号是：u4

部门编号=d2下面拥有人员，其编号是：u1

人员离职后------------------

部门编号=d2下面拥有人员，其编号是：u3

部门编号=d2下面拥有人员，其编号是：u4

好好体会一下，看看这样做是不是变得更容易了些，而且也实现了中介者想要实现的功能，那就是让同事对象相互分离，由中介对象统一管理它们的交互。

10.3.3  中介者模式的优缺点

l          松散耦合
    中介者模式通过把多个同事对象之间的交互封装到中介者对象里面，从而使得同事对象之间松散耦合，基本上可以做到互不依赖。这样一来，同事对象就可以独立的变化和复用，而不再像以前那样“牵一发而动全身”了。

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

l          多对多变成一对多
    没有使用中介者模式的时候，同事对象之间的关系通常是多对多的，引入中介者对象过后，中介者对象和同事对象的关系通常变成了双向的一对多，这会让对象的关系更容易理解和实现。

l          过度集中化
    中介者模式的一个潜在缺点是，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中介者的时候，会导致中介者对象变得十分的复杂，而且难于管理和维护。

10.3.4  思考中介者模式

1：中介者模式的本质

中介者模式的本质：封装交互。

中介者模式的目的，就是用来封装多个对象的交互，这些交互的处理多在中介者对象里面实现，因此中介对象的复杂程度，就取决于它封装的交互有多复杂了。

       只要是实现封装对象之间的交互功能，就可以应用上中介者模式，而不必过于拘泥于中介者模式本身的结构。标准的中介者模式限制很多，导致能完全按照标准使用中介者模式的地方并不是很多，而且多集中在界面实现上。只要本质不变，稍稍变形一下，简化一下，或许能更好的使用中介者模式。

2：何时选用中介者模式

建议在如下情况中，选用中介者模式：

• 如果一组对象之间的通信方式比较复杂，导致相互依赖、结构混乱，可以采用中介者模式，把这些对象相互的交互管理起来，各个对象都只需要和中介者交互，从而使得各个对象松散耦合，结构也更清晰易懂。
• 如果一个对象引用很多的对象，并直接跟这些对象交互，导致难以复用该对象。可以采用中介者模式，把这个对象跟其它对象的交互封装到中介者对象里面，这个对象就只需要和中介者对象交互就可以了。

10.3.5  相关模式

l          中介者模式和外观模式
    这两个模式有相似的地方，也存在很大的不同。
    外观模式多用来封装一个子系统内部的多个模块，目的是向子系统外部提供简单易用的接口，也就是说外观模式封装的是子系统外部和子系统内部模块间的交互；而中介者模式是提供多个平等的同事对象之间交互关系的封装，一般是用在内部实现上。
    另外，外观模式是实现单向的交互，是从子系统外部来调用子系统内部，不会反着来，而中介者模式实现的是内部多个模块间多向的交互。

l          中介者模式和观察者模式
    这两个模式可以组合使用。
    中介者模式可以组合使用观察者模式，来实现当同事对象发生改变的时候，通知中介对象，让中介对象去进行与其它相关对象的交互。

 

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