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0130_中介者模式(Mediator)

news 2025/9/17 7:56:44

中介者模式(Mediator)

意图

用一个中介对象来封装一系列的对象交互。中介者使各个对象不需要显式地相互引用，从而使其耦合松散，而且可以独立地改变它们之间的交互。

UML 图

优点

降低耦合度：将对象间的一对多关联转变为一对一的关联，减少对象间的依赖
集中控制：将交互逻辑集中到中介者中，使得交互更易于理解和维护
简化对象协议：用中介者和同事间的一对多交互代替多对多交互
对象职责分离：同事类可以更加专注于自身的业务逻辑
易于扩展：增加新的同事类很容易，只需修改中介者即可

缺点

中介者复杂性：中介者可能会变得过于复杂和庞大，成为上帝对象
性能问题：所有通信都通过中介者，可能成为性能瓶颈
单点故障：中介者出现故障会影响整个系统
增加系统复杂度：需要引入新的中介者类
过度集中化：可能将本应分布的逻辑过度集中到中介者中

代码示例

以人类和机器人的协作系统为例：

1. 中介者接口 (Mediator Interface)

// 中介者接口
public interface CollaborationMediator {void sendMessage(String message, Colleague sender);void addColleague(Colleague colleague);void mediateCollaboration(String task);
}

2. 同事类接口 (Colleague Interface)

// 同事类接口
public abstract class Colleague {protected CollaborationMediator mediator;protected String name;public Colleague(CollaborationMediator mediator, String name) {this.mediator = mediator;this.name = name;}public abstract void send(String message);public abstract void receive(String message);public abstract void performTask(String task);public String getName() {return name;}
}

3. 具体中介者 (Concrete Mediator)

// 人机协作中介者
public class HumanRobotMediator implements CollaborationMediator {private List<Colleague> colleagues = new ArrayList<>();private Map<String, List<Colleague>> specialists = new HashMap<>();@Overridepublic void addColleague(Colleague colleague) {colleagues.add(colleague);}@Overridepublic void sendMessage(String message, Colleague sender) {for (Colleague colleague : colleagues) {// 不将消息发送给自己if (colleague != sender) {colleague.receive(sender.getName() + " 说: " + message);}}}@Overridepublic void mediateCollaboration(String task) {System.out.println("中介者协调任务: " + task);// 根据任务类型分配工作if (task.contains("数据分析")) {notifySpecialists("数据分析", task);} else if (task.contains("体力劳动")) {notifySpecialists("体力劳动", task);} else if (task.contains("创意工作")) {notifySpecialists("创意工作", task);} else {// 默认广播给所有同事for (Colleague colleague : colleagues) {colleague.performTask(task);}}}public void registerSpecialty(String specialty, Colleague colleague) {specialists.computeIfAbsent(specialty, k -> new ArrayList<>()).add(colleague);}private void notifySpecialists(String specialty, String task) {List<Colleague> experts = specialists.get(specialty);if (experts != null && !experts.isEmpty()) {for (Colleague expert : experts) {expert.performTask("专项任务: " + task);}} else {System.out.println("没有找到" + specialty + "专家");}}
}

4. 具体同事类 - 人类 (Concrete Colleague - Human)

// 人类同事
public class HumanColleague extends Colleague {private Set<String> skills = new HashSet<>();public HumanColleague(CollaborationMediator mediator, String name, Set<String> skills) {super(mediator, name);this.skills.addAll(skills);this.mediator.addColleague(this);}@Overridepublic void send(String message) {System.out.println(name + " 发送消息: " + message);mediator.sendMessage(message, this);}@Overridepublic void receive(String message) {System.out.println(name + " 收到消息: " + message);}@Overridepublic void performTask(String task) {if (canPerformTask(task)) {System.out.println(name + " 正在执行任务: " + task);} else {System.out.println(name + " 无法执行任务: " + task + " (缺乏相关技能)");}}private boolean canPerformTask(String task) {for (String skill : skills) {if (task.contains(skill)) {return true;}}return false;}public void addSkill(String skill) {skills.add(skill);}
}

5. 具体同事类 - 机器人 (Concrete Colleague - Robot)

// 机器人同事
public class RobotColleague extends Colleague {private Set<String> capabilities = new HashSet<>();private int batteryLevel = 100;public RobotColleague(CollaborationMediator mediator, String name, Set<String> capabilities) {super(mediator, name);this.capabilities.addAll(capabilities);this.mediator.addColleague(this);}@Overridepublic void send(String message) {System.out.println(name + " 发送消息: " + message);mediator.sendMessage(message, this);}@Overridepublic void receive(String message) {System.out.println(name + " 收到消息: " + message);// 机器人可以自动响应某些消息if (message.contains("电池状态")) {send("电池电量: " + batteryLevel + "%");}}@Overridepublic void performTask(String task) {if (batteryLevel <= 0) {System.out.println(name + " 电量不足，无法执行任务");return;}if (canPerformTask(task)) {System.out.println(name + " 正在执行任务: " + task);batteryLevel -= 10; // 每次任务消耗10%电量} else {System.out.println(name + " 无法执行任务: " + task + " (超出能力范围)");}}private boolean canPerformTask(String task) {for (String capability : capabilities) {if (task.contains(capability)) {return true;}}return false;}public void recharge() {batteryLevel = 100;System.out.println(name + " 充电完成");}public int getBatteryLevel() {return batteryLevel;}
}

6. 客户端代码

public class MediatorPatternDemo {public static void main(String[] args) {System.out.println("=== 中介者模式演示 - 人机协作系统 ===\n");// 创建中介者HumanRobotMediator mediator = new HumanRobotMediator();// 创建人类同事HumanColleague human1 = new HumanColleague(mediator, "张三", Set.of("创意工作", "决策", "沟通"));HumanColleague human2 = new HumanColleague(mediator, "李四", Set.of("数据分析", "编程", "设计"));// 创建机器人同事RobotColleague robot1 = new RobotColleague(mediator, "机器人A", Set.of("数据分析", "计算", "报告生成"));RobotColleague robot2 = new RobotColleague(mediator, "机器人B", Set.of("体力劳动", "搬运", "装配"));// 注册专业技能mediator.registerSpecialty("数据分析", robot1);mediator.registerSpecialty("数据分析", human2);mediator.registerSpecialty("体力劳动", robot2);mediator.registerSpecialty("创意工作", human1);System.out.println("1. 同事间通过中介者通信:");human1.send("大家好，今天我们需要完成数据分析报告");System.out.println();robot1.send("我可以协助处理数据分析任务");System.out.println();System.out.println("2. 中介者协调任务分配:");mediator.mediateCollaboration("数据分析任务");System.out.println();mediator.mediateCollaboration("体力劳动任务");System.out.println();mediator.mediateCollaboration("创意设计任务");System.out.println();System.out.println("3. 机器人状态监控:");human1.send("机器人A，报告电池状态");System.out.println();System.out.println("4. 处理无法执行的任务:");mediator.mediateCollaboration("高空作业任务");System.out.println();System.out.println("5. 演示电池耗尽情况:");for (int i = 0; i < 6; i++) {robot2.performTask("搬运货物");}}
}

在Spring的应用

在Spring框架中，中介者模式的应用体现在多个方面：

ApplicationContext作为中介者：Spring的ApplicationContext充当了中介者的角色，管理各个Bean之间的依赖关系和交互

事件发布-订阅机制：Spring的事件机制是中介者模式的典型应用

// 事件发布者
applicationContext.publishEvent(new CustomEvent(this, "事件数据"));// 事件监听者
@EventListener
public void handleCustomEvent(CustomEvent event) {// 处理事件
}

消息中间件集成：Spring Integration和Spring Messaging提供了基于中介者模式的消息通道

@Service
public class IntegrationService {@Autowiredprivate MessageChannel inputChannel;public void sendMessage(Message<?> message) {inputChannel.send(message);}
}