《JAVA与模式》之调停者模式 - 大话设计模式

在阎宏博士的《JAVA与模式》一书中开头是这样描述调停者（Mediator）模式的：

调停者模式是对象的行为模式。调停者模式包装了一系列对象相互作用的方式，使得这些对象不必相互明显引用。从而使它们可以较松散地耦合。当这些对象中的某些对象之间的相互作用发生改变时，不会立即影响到其他的一些对象之间的相互作用。从而保证这些相互作用可以彼此独立地变化。

为什么需要调停者

如下图所示，这个示意图中有大量的对象，这些对象既会影响别的对象，又会被别的对象所影响，因此常常叫做同事(Colleague)对象。这些同事对象通过彼此的相互作用形成系统的行为。从图中可以看出，几乎每一个对象都需要与其他的对象发生相互作用，而这种相互作用表现为一个对象与另一个对象的直接耦合。这就是过度耦合的系统。

通过引入调停者对象(Mediator)，可以将系统的网状结构变成以中介者为中心的星形结构，如下图所示。在这个星形结构中，同事对象不再通过直接的联系与另一个对象发生相互作用；相反的，它通过调停者对象与另一个对象发生相互作用。调停者对象的存在保证了对象结构上的稳定，也就是说，系统的结构不会因为新对象的引入造成大量的修改工作。

一个好的面向对象的设计可以使对象之间增加协作性(Collaboration)，减少耦合度(Couping)。一个深思熟虑的设计会把一个系统分解为一群相互协作的同事对象，然后给每一个同事对象以独特的责任，恰当的配置它们之间的协作关系，使它们可以在一起工作。

如果没有主板

大家都知道，电脑里面各个配件之间的交互，主要是通过主板来完成的。如果电脑里面没有了主板，那么各个配件之间就必须自行相互交互，以互相传送数据。而且由于各个配件的接口不同，相互之间交互时，还必须把数据接口进行转换才能匹配上。

所幸是有了主板，各个配件的交互完全通过主板来完成，每个配件都只需要和主板交互，而主板知道如何跟所有的配件打交道，这样就简单多了。

调停者模式的结构

调停者模式的示意性类图如下所示：

调停者模式包括以下角色：

抽象调停者(Mediator)角色：定义出同事对象到调停者对象的接口，其中主要方法是一个（或多个）事件方法。
具体调停者(ConcreteMediator)角色：实现了抽象调停者所声明的事件方法。具体调停者知晓所有的具体同事类，并负责具体的协调各同事对象的交互关系。
抽象同事类(Colleague)角色：定义出调停者到同事对象的接口。同事对象只知道调停者而不知道其余的同事对象。
具体同事类(ConcreteColleague)角色：所有的具体同事类均从抽象同事类继承而来。实现自己的业务，在需要与其他同事通信的时候，就与持有的调停者通信，调停者会负责与其他的同事交互。

源代码

抽象调停者类

1public interface Mediator {
2    /**
3     * 同事对象在自身改变的时候来通知调停者方法
4     * 让调停者去负责相应的与其他同事对象的交互
5     */
6    public void changed(Colleague c);
7}

具体调停者类

 1public class ConcreteMediator implements Mediator {
 2    //持有并维护同事A
 3    private ConcreteColleagueA colleagueA;
 4    //持有并维护同事B
 5    private ConcreteColleagueB colleagueB;    
 6
 7    public void setColleagueA(ConcreteColleagueA colleagueA) {
 8        this.colleagueA = colleagueA;
 9    }
10
11    public void setColleagueB(ConcreteColleagueB colleagueB) {
12        this.colleagueB = colleagueB;
13    }
14
15    @Override
16    public void changed(Colleague c) {
17        /**
18         * 某一个同事类发生了变化，通常需要与其他同事交互
19         * 具体协调相应的同事对象来实现协作行为
20         */
21    }
22
23}

抽象同事类

 1public abstract class Colleague {
 2    //持有一个调停者对象
 3    private Mediator mediator;
 4    /**
 5     * 构造函数
 6     */
 7    public Colleague(Mediator mediator){
 8        this.mediator = mediator;
 9    }
10    /**
11     * 获取当前同事类对应的调停者对象
12     */
13    public Mediator getMediator() {
14        return mediator;
15    }
16
17}

具体同事类

 1public class ConcreteColleagueA extends Colleague {
 2
 3    public ConcreteColleagueA(Mediator mediator) {
 4        super(mediator);
 5    }
 6    /**
 7     * 示意方法，执行某些操作
 8     */
 9    public void operation(){
10        //在需要跟其他同事通信的时候，通知调停者对象
11        getMediator().changed(this);
12    }
13}

 1public class ConcreteColleagueB extends Colleague {
 2
 3    public ConcreteColleagueB(Mediator mediator) {
 4        super(mediator);
 5    }
 6    /**
 7     * 示意方法，执行某些操作
 8     */
 9    public void operation(){
10        //在需要跟其他同事通信的时候，通知调停者对象
11        getMediator().changed(this);
12    }
13}

使用电脑来看电影

在日常生活中，我们经常使用电脑来看电影，把这个过程描述出来，简化后假定会有如下的交互过程：

首先是光驱要读取光盘上的数据，然后告诉主板，它的状态改变了。
主板去得到光驱的数据，把这些数据交给CPU进行分析处理。
CPU处理完后，把数据分成了视频数据和音频数据，通知主板，它处理完了。
主板去得到CPU处理过后的数据，分别把数据交给显卡和声卡，去显示出视频和发出声音。

要使用调停者模式来实现示例，那就要区分出同事对象和调停者对象。很明显，主板是调停者，而光驱、声卡、CPU、显卡等配件，都是作为同事对象。

源代码

抽象同事类

 1public abstract class Colleague {
 2    //持有一个调停者对象
 3    private Mediator mediator;
 4    /**
 5     * 构造函数
 6     */
 7    public Colleague(Mediator mediator){
 8        this.mediator = mediator;
 9    }
10    /**
11     * 获取当前同事类对应的调停者对象
12     */
13    public Mediator getMediator() {
14        return mediator;
15    }
16}

同事类——光驱

 1public class CDDriver extends Colleague{
 2    //光驱读取出来的数据
 3    private String data = "";
 4    /**
 5     * 构造函数
 6     */
 7    public CDDriver(Mediator mediator) {
 8        super(mediator);
 9    }
10    /**
11     * 获取光盘读取出来的数据
12     */
13    public String getData() {
14        return data;
15    }
16    /**
17     * 读取光盘
18     */
19    public void readCD(){
20        //逗号前是视频显示的数据，逗号后是声音
21        this.data = "One Piece,海贼王我当定了";
22        //通知主板，自己的状态发生了改变
23        getMediator().changed(this);
24    }
25}

同事类——CPU

 1public class CPU extends Colleague {
 2    //分解出来的视频数据
 3    private String videoData = "";
 4    //分解出来的声音数据
 5    private String soundData = "";
 6    /**
 7     * 构造函数
 8     */
 9    public CPU(Mediator mediator) {
10        super(mediator);
11    }
12    /**
13     * 获取分解出来的视频数据
14     */
15    public String getVideoData() {
16        return videoData;
17    }
18    /**
19     * 获取分解出来的声音数据
20     */
21    public String getSoundData() {
22        return soundData;
23    }
24    /**
25     * 处理数据，把数据分成音频和视频的数据
26     */
27    public void executeData(String data){
28        //把数据分解开，前面是视频数据，后面是音频数据
29        String[] array = data.split(",");
30        this.videoData = array[0];
31        this.soundData = array[1];
32        //通知主板，CPU完成工作
33        getMediator().changed(this);
34    }
35
36}

同事类——显卡

 1public class VideoCard extends Colleague {
 2    /**
 3     * 构造函数
 4     */
 5    public VideoCard(Mediator mediator) {
 6        super(mediator);
 7    }
 8    /**
 9     * 显示视频数据
10     */
11    public void showData(String data){
12        System.out.println("您正在观看的是：" + data);
13    }
14}

同事类——声卡

 1public class SoundCard extends Colleague {
 2    /**
 3     * 构造函数
 4     */
 5    public SoundCard(Mediator mediator) {
 6        super(mediator);
 7    }
 8    /**
 9     * 按照声频数据发出声音
10     */
11    public void soundData(String data){
12        System.out.println("画外音：" + data);
13    }
14}

抽象调停者类

1public interface Mediator {
2    /**
3     * 同事对象在自身改变的时候来通知调停者方法
4     * 让调停者去负责相应的与其他同事对象的交互
5     */
6    public void changed(Colleague c);
7}

具体调停者类

 1public class MainBoard implements Mediator {
 2    //需要知道要交互的同事类——光驱类
 3    private CDDriver cdDriver = null;
 4    //需要知道要交互的同事类——CPU类
 5    private CPU cpu = null;
 6    //需要知道要交互的同事类——显卡类
 7    private VideoCard videoCard = null;
 8    //需要知道要交互的同事类——声卡类
 9    private SoundCard soundCard = null;
10
11    public void setCdDriver(CDDriver cdDriver) {
12        this.cdDriver = cdDriver;
13    }
14
15    public void setCpu(CPU cpu) {
16        this.cpu = cpu;
17    }
18
19    public void setVideoCard(VideoCard videoCard) {
20        this.videoCard = videoCard;
21    }
22
23    public void setSoundCard(SoundCard soundCard) {
24        this.soundCard = soundCard;
25    }
26
27    @Override
28    public void changed(Colleague c) {
29        if(c instanceof CDDriver){
30            //表示光驱读取数据了
31            this.opeCDDriverReadData((CDDriver)c);
32        }else if(c instanceof CPU){
33            this.opeCPU((CPU)c);
34        }
35    }
36    /**
37     * 处理光驱读取数据以后与其他对象的交互
38     */
39    private void opeCDDriverReadData(CDDriver cd){
40        //先获取光驱读取的数据
41        String data = cd.getData();
42        //把这些数据传递给CPU进行处理
43        cpu.executeData(data);
44    }
45    /**
46     * 处理CPU处理完数据后与其他对象的交互
47     */
48    private void opeCPU(CPU cpu){
49        //先获取CPU处理后的数据
50        String videoData = cpu.getVideoData();
51        String soundData = cpu.getSoundData();
52        //把这些数据传递给显卡和声卡展示出来
53        videoCard.showData(videoData);
54        soundCard.soundData(soundData);
55    }
56}

客户端类

 1public class Client {
 2
 3    public static void main(String[] args) {
 4        //创建调停者——主板
 5        MainBoard mediator = new MainBoard();
 6        //创建同事类
 7        CDDriver cd = new CDDriver(mediator);
 8        CPU cpu = new CPU(mediator);
 9        VideoCard vc = new VideoCard(mediator);
10        SoundCard sc = new SoundCard(mediator);
11        //让调停者知道所有同事
12        mediator.setCdDriver(cd);
13        mediator.setCpu(cpu);
14        mediator.setVideoCard(vc);
15        mediator.setSoundCard(sc);
16        //开始看电影，把光盘放入光驱，光驱开始读盘
17        cd.readCD();
18
19    }
20
21}

运行结果如下：

调停者模式的优点

松散耦合
调停者模式通过把多个同事对象之间的交互封装到调停者对象里面，从而使得同事对象之间松散耦合，基本上可以做到互补依赖。这样一来，同事对象就可以独立地变化和复用，而不再像以前那样“牵一处而动全身”了。
集中控制交互
多个同事对象的交互，被封装在调停者对象里面集中管理，使得这些交互行为发生变化的时候，只需要修改调停者对象就可以了，当然如果是已经做好的系统，那么就扩展调停者对象，而各个同事类不需要做修改。
多对多变成一对多
没有使用调停者模式的时候，同事对象之间的关系通常是多对多的，引入调停者对象以后，调停者对象和同事对象的关系通常变成双向的一对多，这会让对象的关系更容易理解和实现。