设计模式的征途—22.中介者(Mediator)模式

我们都用过QQ,它有两种聊天方式:一是私聊,二是群聊。使用QQ群,一个用户就可以向多个用户发送相同的信息和文件,从而无需一一发送,节省大量时间。通过引入群的机制,极大地减少系统中用户之间的两两通信,用户与用户之间的联系可以通过群的机制来实现。

在有些软件中,某些类/对象之间的相互调用关系错综复杂,类似于QQ用户之间的关系,此时,特别需要一个类似“QQ群”一样的中间类来协调这些类/对象之间的复杂关系,以降低系统的耦合度。因此,一个设计模式因此诞生,它就是中介者模式。

中介者模式(Mediator) 学习难度:★★★☆☆ 使用频率:★★☆☆☆

一、客户信息管理模块的初始设计

1.1 需求背景

Background:M公司欲开发一套CRM系统,其中包含一个客户信息管理模块,所涉及的“客户信息管理窗口”界面效果图如下图所示:

M公司开发人员通过分析发现,在上图中,界面组件之间存在较为复杂的交互关系:如果删除一个客户,则将从客户列表中删掉对应的项,客户选择组合框中客户名称也称将减少一个;如果增加一个客户信息,则客户列表中将增加一个客户,且组合框中也将增加一项。  

1.2 初始设计

  M公司开发人员针对组件之间的交互关系进行了分析,发现:

  (1)当用户单击“增加”、“删除”、“修改”或“查询”时,界面左侧的“客户选择组合框”、“客户列表”以及界面中的文本框将产生响应。

  (2)当用户通过”客户选择组合框“选中某个客户姓名时,”客户列表“和文本框将产生响应。

  (3)当用户通过“客户列表”选中某个客户姓名时,“客户选择组合框”和文本框将产生响应。

  根据交互关系,开发人员绘制了如下图所示的初始类图。

  不难发现,上述设计存在以下问题:

  (1)系统结构负责且耦合度高 => 复杂的网状结构,OMG!

  (2)组件的可重用性差 =>  由于每一个组件和其他组件之间都具有很强的关联,很难重用!

  (3)系统的扩展性差 => 如果在上述系统中增加一个新的组件类,必须修改与之交互的各个组件源代码!

二、中介者模式概述

2.1 中介者模式简介

  如果在一个系统中对象之间存在多对多的相互关系,可以将对象之间的一些交互行为从各个对象中分离出来,并集中封装在一个中介者对象中,并由该中介者进行统一协调,这样对象之间多对多的复杂关系就转化为了相对简单的一对多关系。通过引入中介者来简化对象之间的复杂关系,它是迪米特法则的一个典型应用。

中介者(Mediator)模式:用一个中介对象来封装一系列的对象交互,中介者使各对象不需要显示地相互引用,从而使其耦合松散,而且可以相对独立地改变它们之间的交互。中介者模式又称为调停模式,它是一种对象行为型模式。  

2.2 中介者模式结构

  在中介者模式中,引入了用于协调其他对象/类之间的相互调用的中介者类,为了让系统具有更好的灵活性和可扩展性,通常还提供了抽象中介者,其结构图如下图所示:

  中介者模式结构图中主要包含以下4个角色:

  (1)Mediator(抽象中介者):它定义了一个接口,该接口用于与各同事对象之间进行通信。

  (2)ConcreteMediator(具体中介者):它实现了接口,通过协调各个同事对象来实现协作行为,维持了各个同事对象的引用。

  (3)Colleague(抽象同事类):它定义了各个同事类公有的方法,并声明了一些抽象方法来供子类实现,同时维持了一个对抽象中介者类的引用,其子类可以通过该引用来与中介者通信。

  (4)ConcreteColleague(具体同事类):抽象同事类的子类,每一个同事对象需要和其他对象通信时,都需要先与中介者对象通信,通过中介者来间接完成与其他同事类的通信。

三、客户信息管理模块的重构实现

3.1 重构后的设计结构

  M公司开发人员借助中介者模式来重新设计结构如下图所示:

  在具体实现时,为了确保系统有更好的灵活性和可扩展性,需要定义抽象中介者和抽象组件类,其中抽象组件类是所有具体组件类的公共父类,完整类图如下图所示:

  其中,Component充当抽象同事类,Button,List,ComboBox和TextBox充当具体同事类,Mediator充当抽象中介者类,ConcreteMediator充当具体中介类。在ConcreteMediator中维持了对具体同事对象的引用,为了简化ConcreteMediator类的代码,在其中只定义了一个Button对象和TextBox对象。

3.2 重构后的代码实现

  (1)抽象中介者:Mediator

    /// <summary>
    /// 抽象中介者
    /// </summary>
    public abstract class Mediator
    {
        public abstract void ComponenetChanged(Component c);
    }

  (2)具体中介者:ConcreteMediator

    /// <summary>
    /// 具体中介者
    /// </summary>
    public class ConcreteMediator : Mediator
    {
        // 维持对各个同事对象的引用
        public Button addButton;
        public List list;
        public TextBox userNameTextBox;
        public ComboBox cb;

        // 封装同事对象之间的交互
        public override void ComponenetChanged(Component c)
        {
            // 单击按钮
            if (c == addButton)
            {
                Console.WriteLine("-- 单击增加按钮 --");
                list.Update();
                cb.Update();
                userNameTextBox.Update();
            }
            // 从列表框选择客户
            else if (c == list)
            {
                Console.WriteLine("-- 从列表框选择客户 --");
                cb.Select();
                userNameTextBox.SetText();
            }
            // 从组合框选择客户
            else if (c == cb)
            {
                Console.WriteLine("-- 从组合框选择客户 --");
                cb.Select();
                userNameTextBox.SetText();
            }
        }
    }

  (3)抽象同事类:Colleague

    /// <summary>
    /// 抽象同事类:抽象组件
    /// </summary>
    public abstract class Component
    {
        protected Mediator mediator;

        public void SetMediator(Mediator mediator)
        {
            this.mediator = mediator;
        }

        // 转发调用
        public void Changed()
        {
            mediator.ComponenetChanged(this);
        }

        public abstract void Update();
    }

  (4)具体同事类:ConcreteColleague

    /// <summary>
    /// 具体同事类:按钮组件
    /// </summary>
    public class Button : Component
    {
        public override void Update()
        {
            // 按钮不产生响应
        }
    }

    /// <summary>
    /// 具体同事类:列表框组件
    /// </summary>
    public class List : Component
    {
        public override void Update()
        {
            Console.WriteLine("列表框增加一项:张无忌");
        }

        public void Select()
        {
            Console.WriteLine("列表框选中项:小龙女");
        }
    }

    /// <summary>
    /// 具体同事类:组合框组件
    /// </summary>
    public class ComboBox : Component
    {
        public override void Update()
        {
            Console.WriteLine("组合框增加一项:张无忌");
        }

        public void Select()
        {
            Console.WriteLine("组合框选中项:小龙女");
        }
    }

    /// <summary>
    /// 具体同事类:文本框组件
    /// </summary>
    public class TextBox : Component
    {
        public override void Update()
        {
            Console.WriteLine("客户信息增加成功后文本框清空");
        }

        public void SetText()
        {
            Console.WriteLine("文本框显示:小龙女");
        }
    }

    /// <summary>
    /// 具体同事类:标签组件
    /// </summary>
    public class Label : Component
    {
        public override void Update()
        {
            Console.WriteLine("文本标签内容改变,客户信息总数量加1");
        }
    }

  (5)客户端测试:

    public class Program
    {
        public static void Main()
        {
            // Step1.定义中介者对象
            ConcreteMediator mediator = new ConcreteMediator();

            // Step2.定义同事对象
            Button addButton = new Button();
            List list = new List();
            ComboBox cb = new ComboBox();
            TextBox userNameTextBox = new TextBox();

            addButton.SetMediator(mediator);
            list.SetMediator(mediator);
            cb.SetMediator(mediator);
            userNameTextBox.SetMediator(mediator);

            mediator.addButton = addButton;
            mediator.list = list;
            mediator.cb = cb;
            mediator.userNameTextBox = userNameTextBox;

            // Step3.点击增加按钮
            addButton.Changed();

            Console.WriteLine("---------------------------------------------");

            // Step4.从列表框选择客户
            list.Changed();
        }
    }

  调试运行后的结果如下所示:

  

四、中介者模式小结

4.1 主要优点

  (1)简化了对象之间的交互,它用中介者和同事的一对多交互替代了原来同事之间的多对多交互

  (2)将各同事对象解耦,可以独立地改变和复用每个同事和中介者,增加新的中介和同事很方便,符合开闭原则。

  (3)可以减少大量同事子类的生成,改变同事行为只需要生成新的中介者子类即可。

4.2 主要缺点

  具体中介者子类中包含了大量的同事之间的交互细节,可能会导致具体中介者类非常复杂,使得系统难以维护。

4.3 应用场景

  (1)系统中对象之间存在复杂的引用关系 => 系统结构混乱且难以理解

  (2)一个对象由于引用了其他很多对象并且直接和这些对象通信 => 难以复用该对象

  (3)想要通过一个中间类来封装多个类的行为又不想生成太多子类 => 引入中介者即可实现

参考资料

  DesignPattern

  (1)刘伟,《设计模式的艺术—软件开发人员内功修炼之道》

 

posted @ 2017-09-11 00:04 Edison Chou 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏