中介模式的原理和实现
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。
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。
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。
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。
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。
中介模式 VS 观察者模式
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。
重点回顾
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。
参考
设计模式之美设计模式代码重构-极客时间
https://time.geekbang.org/column/intro/250