今天,我们来学习 23 种经典设计模式中的最后一个,中介模式。跟前面刚刚讲过的命令模式、解释器模式类似,中介模式也属于不怎么常用的模式,应用场景比较特殊、有限,但是,跟它俩不同的是,中介模式理解起来并不难,代码实现也非常简单,学习难度要小很多。

如果你对中介模式有所了解,你可能会知道,中介模式跟之前讲过的观察者模式有点相似,所以,你可以思考一下这两种模式的区别。

1、什么是中介者模式?

中介模式的英文翻译是 Mediator Design Pattern。在 GoF 中的《设计模式》一书中,它是这样定义的:

Mediator pattern defines a separate (mediator) object that encapsulates the interaction between a set of objects and the objects delegate their interaction to a mediator object instead of interacting with each other directly.

翻译成中文就是:中介模式定义了一个单独的(中介)对象,来封装一组对象之间的交互。将这组对象之间的交互委派给与中介对象交互,来避免对象之间的直接交互。

2、为什么要使用中介者模式

如何给代码解耦?其中一个方法就是引入中间层。

实际上,中介模式的设计思想跟中间层很像,通过引入中介这个中间层,将一组对象之间的交互关系(或者说依赖关系)从多对多(网状关系)转换为一对多(星状关系)。原来一个对象要跟 n 个对象交互,现在只需要跟一个中介对象交互,从而最小化对象之间的交互关系,降低了代码的复杂度,提高了代码的可读性和可维护性。

这里我画了一张对象交互关系的对比图。其中,右边的交互图是利用中介模式对左边交互关系优化之后的结果,从图中我们可以很直观地看出,右边的交互关系更加清晰、简洁。
image.png

3、例子

3.1、GoF(简单)

  1. public class Main {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. ConcreteMediator mediator = new ConcreteMediator();
  4. ConcreteColleague1 colleague1 = new ConcreteColleague1(mediator);
  5. ConcreteColleague2 colleague2 = new ConcreteColleague2(mediator);
  6. mediator.setColleague1(colleague1);
  7. mediator.setColleague2(colleague2);
  8. colleague1.send("吃过饭了没");
  9. colleague2.send("没有呢,你打算请客吗?");
  10. }
  11. }
  12. /**
  13. * 抽象同事类
  14. */
  15. abstract class Colleague {
  16. protected Mediator mediator;
  17. public Colleague(Mediator mediator) {
  18. this.mediator = mediator;
  19. }
  20. }
  21. /**
  22. * 具体同事类1
  23. */
  24. class ConcreteColleague1 extends Colleague {
  25. public ConcreteColleague1(Mediator mediator) {
  26. super(mediator);
  27. }
  28. public void send(String message) {
  29. this.mediator.send(message, this);
  30. }
  31. public void notify(String message) {
  32. System.out.println("同事1得到信息:" + message);
  33. }
  34. }
  35. /**
  36. * 具体同事类2
  37. */
  38. class ConcreteColleague2 extends Colleague {
  39. public ConcreteColleague2(Mediator mediator) {
  40. super(mediator);
  41. }
  42. public void send(String message) {
  43. this.mediator.send(message, this);
  44. }
  45. public void notify(String message) {
  46. System.out.println("同事2得到信息:" + message);
  47. }
  48. }
  49. /**
  50. * 抽象中介者类,定义一个抽象的发送消息方法,得到同事对象和发送消息
  51. */
  52. abstract class Mediator {
  53. public abstract void send(String message, Colleague colleague);
  54. }
  55. /**
  56. * 具体中介者类
  57. */
  58. class ConcreteMediator extends Mediator {
  59. private ConcreteColleague1 colleague1;
  60. private ConcreteColleague2 colleague2;
  61. public void setColleague1(ConcreteColleague1 colleague1) {
  62. this.colleague1 = colleague1;
  63. }
  64. public void setColleague2(ConcreteColleague2 colleague2) {
  65. this.colleague2 = colleague2;
  66. }
  67. @Override
  68. public void send(String message, Colleague colleague) {
  69. if (colleague == colleague1) {
  70. colleague2.notify(message);
  71. } else {
  72. colleague1.notify(message);
  73. }
  74. }
  75. }

image.png

3.2、航空管制(中等)

提到中介模式,有一个比较经典的例子不得不说,那就是航空管制。

为了让飞机在飞行的时候互不干扰,每架飞机都需要知道其他飞机每时每刻的位置,这就需要时刻跟其他飞机通信。飞机通信形成的通信网络就会无比复杂。这个时候,我们通过引入“塔台”这样一个中介,让每架飞机只跟塔台来通信,发送自己的位置给塔台,由塔台来负责每架飞机的航线调度。这样就大大简化了通信网络。

刚刚举的是生活中的例子,我们再举一个跟编程开发相关的例子。这个例子与 UI 控件有关,算是中介模式比较经典的应用,很多书籍在讲到中介模式的时候,都会拿它来举例。

待续

3.3、复杂界面UI(中等)

假设我们有一个比较复杂的对话框,对话框中有很多控件,比如按钮、文本框、下拉框等。当我们对某个控件进行操作的时候,其他控件会做出相应的反应,比如,我们在下拉框中选择“注册”,注册相关的控件就会显示在对话框中。如果我们在下拉框中选择“登陆”,登陆相关的控件就会显示在对话框中。

按照通常我们习惯的 UI 界面的开发方式,我们将刚刚的需求用代码实现出来,就是下面这个样子。在这种实现方式中,控件和控件之间互相操作、互相依赖。

public class UIControl {
    private static final String LOGIN_BTN_ID = "login_btn";
    private static final String REG_BTN_ID = "reg_btn";
    private static final String USERNAME_INPUT_ID = "username_input";
    private static final String PASSWORD_INPUT_ID = "pswd_input";
    private static final String REPEATED_PASSWORD_INPUT_ID = "repeated_pswd_input";
    private static final String HINT_TEXT_ID = "hint_text";
    private static final String SELECTION_ID = "selection";

    public static void main(String[] args) {
        Button loginButton = (Button)findViewById(LOGIN_BTN_ID);
        Button regButton = (Button)findViewById(REG_BTN_ID);
        Input usernameInput = (Input)findViewById(USERNAME_INPUT_ID);
        Input passwordInput = (Input)findViewById(PASSWORD_INPUT_ID);
        Input repeatedPswdInput = (Input)findViewById(REPEATED_PASSWORD_INPUT_ID);
        Text hintText = (Text)findViewById(HINT_TEXT_ID);
        Selection selection = (Selection)findViewById(SELECTION_ID);

        loginButton.setOnClickListener(new OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                String username = usernameInput.text();
                String password = passwordInput.text();
                //校验数据...
                //做业务处理...
            }
        });

        regButton.setOnClickListener(new OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                //获取usernameInput、passwordInput、repeatedPswdInput数据...
                //校验数据...
                //做业务处理...
            }
        });

        //...省略selection下拉选择框相关代码....
    }
}

我们再按照中介模式,将上面的代码重新实现一下。在新的代码实现中,各个控件只跟中介对象交互,中介对象负责所有业务逻辑的处理。


public interface Mediator {
  void handleEvent(Component component, String event);
}

public class LandingPageDialog implements Mediator {
  private Button loginButton;
  private Button regButton;
  private Selection selection;
  private Input usernameInput;
  private Input passwordInput;
  private Input repeatedPswdInput;
  private Text hintText;

  @Override
  public void handleEvent(Component component, String event) {
    if (component.equals(loginButton)) {
      String username = usernameInput.text();
      String password = passwordInput.text();
      //校验数据...
      //做业务处理...
    } else if (component.equals(regButton)) {
      //获取usernameInput、passwordInput、repeatedPswdInput数据...
      //校验数据...
      //做业务处理...
    } else if (component.equals(selection)) {
      String selectedItem = selection.select();
      if (selectedItem.equals("login")) {
        usernameInput.show();
        passwordInput.show();
        repeatedPswdInput.hide();
        hintText.hide();
        //...省略其他代码
      } else if (selectedItem.equals("register")) {
        //....
      }
    }
  }
}

public class UIControl {
  private static final String LOGIN_BTN_ID = "login_btn";
  private static final String REG_BTN_ID = "reg_btn";
  private static final String USERNAME_INPUT_ID = "username_input";
  private static final String PASSWORD_INPUT_ID = "pswd_input";
  private static final String REPEATED_PASSWORD_INPUT_ID = "repeated_pswd_input";
  private static final String HINT_TEXT_ID = "hint_text";
  private static final String SELECTION_ID = "selection";

  public static void main(String[] args) {
    Button loginButton = (Button)findViewById(LOGIN_BTN_ID);
    Button regButton = (Button)findViewById(REG_BTN_ID);
    Input usernameInput = (Input)findViewById(USERNAME_INPUT_ID);
    Input passwordInput = (Input)findViewById(PASSWORD_INPUT_ID);
    Input repeatedPswdInput = (Input)findViewById(REPEATED_PASSWORD_INPUT_ID);
    Text hintText = (Text)findViewById(HINT_TEXT_ID);
    Selection selection = (Selection)findViewById(SELECTION_ID);

    Mediator dialog = new LandingPageDialog();
    dialog.setLoginButton(loginButton);
    dialog.setRegButton(regButton);
    dialog.setUsernameInput(usernameInput);
    dialog.setPasswordInput(passwordInput);
    dialog.setRepeatedPswdInput(repeatedPswdInput);
    dialog.setHintText(hintText);
    dialog.setSelection(selection);

    loginButton.setOnClickListener(new OnClickListener() {
      @Override
      public void onClick(View v) {
        dialog.handleEvent(loginButton, "click");
      }
    });

    regButton.setOnClickListener(new OnClickListener() {
      @Override
      public void onClick(View v) {
        dialog.handleEvent(regButton, "click");
      }
    });

    //....
  }
}

从代码中我们可以看出,原本业务逻辑会分散在各个控件中,现在都集中到了中介类中。实际上,这样做既有好处,也有坏处。好处是简化了控件之间的交互,坏处是中介类有可能会变成大而复杂的“上帝类”(God Class)。所以,在使用中介模式的时候,我们要根据实际的情况,平衡对象之间交互的复杂度和中介类本身的复杂度。

4、总结

中介模式的设计思想跟中间层很像,通过引入中介这个中间层,将一组对象之间的交互关系(或者依赖关系)从多对多(网状关系)转换为一对多(星状关系)。原来一个对象要跟 n 个对象交互,现在只需要跟一个中介对象交互,从而最小化对象之间的交互关系,降低了代码的复杂度,提高了代码的可读性和可维护性。

观察者模式和中介模式都是为了实现参与者之间的解耦,简化交互关系。两者的不同在于应用场景上。在观察者模式的应用场景中,参与者之间的交互比较有条理,一般都是单向的,一个参与者只有一个身份,要么是观察者,要么是被观察者。而在中介模式的应用场景中,参与者之间的交互关系错综复杂,既可以是消息的发送者、也可以同时是消息的接收者。

5、问题

5.1、中介模式 VS 观察者模式

前面讲观察者模式的时候,我们讲到,观察者模式有多种实现方式。虽然经典的实现方式没法彻底解耦观察者和被观察者,观察者需要注册到被观察者中,被观察者状态更新需要调用观察者的 update() 方法。但是,在跨进程的实现方式中,我们可以利用消息队列实现彻底解耦,观察者和被观察者都只需要跟消息队列交互,观察者完全不知道被观察者的存在,被观察者也完全不知道观察者的存在。

我们前面提到,中介模式也是为了解耦对象之间的交互,所有的参与者都只与中介进行交互。而观察者模式中的消息队列,就有点类似中介模式中的“中介”,观察者模式的中观察者和被观察者,就有点类似中介模式中的“参与者”。那问题来了:中介模式和观察者模式的区别在哪里呢?什么时候选择使用中介模式?什么时候选择使用观察者模式呢?

在观察者模式中,尽管一个参与者既可以是观察者,同时也可以是被观察者,但是,大部分情况下,交互关系往往都是单向的,一个参与者要么是观察者,要么是被观察者,不会兼具两种身份。也就是说,在观察者模式的应用场景中,参与者之间的交互关系比较有条理。

而中介模式正好相反。只有当参与者之间的交互关系错综复杂,维护成本很高的时候,我们才考虑使用中介模式。毕竟,中介模式的应用会带来一定的副作用,前面也讲到,它有可能会产生大而复杂的上帝类。除此之外,如果一个参与者状态的改变,其他参与者执行的操作有一定先后顺序的要求,这个时候,中介模式就可以利用中介类,通过先后调用不同参与者的方法,来实现顺序的控制,而观察者模式是无法实现这样的顺序要求的。