Java設(shè)計(jì)模式之java中介者模式詳解
更新時(shí)間：2021年09月15日 11:09:21 作者：大忽悠愛忽悠
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了23種設(shè)計(jì)模式之java中介者模式，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們可以參考一下,希望能夠給你帶來幫助
引言
一般來說，同事類之間的關(guān)系是比較復(fù)雜的，多個(gè)同事類之間互相關(guān)聯(lián)時(shí)，他們之間的關(guān)系會(huì)呈現(xiàn)為復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這是一種過度耦合的架構(gòu)，即不利于類的復(fù)用，也不穩(wěn)定。例如在下圖中，有六個(gè)同事類對(duì)象，假如對(duì)象1發(fā)生變化，那么將會(huì)有4個(gè)對(duì)象受到影響。如果對(duì)象2發(fā)生變化，那么將會(huì)有5個(gè)對(duì)象受到影響。也就是說，同事類之間直接關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)是不好的。
如果引入中介者模式，那么同事類之間的關(guān)系將變?yōu)樾切徒Y(jié)構(gòu)，從圖中可以看到，任何一個(gè)類的變動(dòng)，只會(huì)影響的類本身，以及中介者，這樣就減小了系統(tǒng)的耦合。一個(gè)好的設(shè)計(jì)，必定不會(huì)把所有的對(duì)象關(guān)系處理邏輯封裝在本類中，而是使用一個(gè)專門的類來管理那些不屬于自己的行為。
介紹
中介者模式(Mediator Pattern)：用一個(gè)中介對(duì)象（中介者）來封裝一系列的對(duì)象交互，中介者使各對(duì)象不需要顯式地相互引用，從而使其耦合松散，而且可以獨(dú)立地改變它們之間的交互。中介者模式又稱為調(diào)停者模式，它是一種對(duì)象行為型模式。
角色
- Mediator（抽象中介者）：它定義一個(gè)接口，該接口用于與各同事對(duì)象之間進(jìn)行通信。
- ConcreteMediator（具體中介者）：它是抽象中介者的子類，通過協(xié)調(diào)各個(gè)同事對(duì)象來實(shí)現(xiàn)協(xié)作行為，它維持了對(duì)各個(gè)同事對(duì)象的引用。
- Colleague（抽象同事類）：它定義各個(gè)同事類公有的方法，并聲明了一些抽象方法來供子類實(shí)現(xiàn)，同時(shí)它維持了一個(gè)對(duì)抽象中介者類的引用，其子類可以通過該引用來與中介者通信。
- ConcreteColleague（具體同事類）：它是抽象同事類的子類；每一個(gè)同事對(duì)象在需要和其他同事對(duì)象通信時(shí)，先與中介者通信，通過中介者來間接完成與其他同事類的通信；在具體同事類中實(shí)現(xiàn)了在抽象同事類中聲明的抽象方法。
中介者模式的核心在于中介者類的引入，在中介者模式中，中介者類承擔(dān)了兩方面的職責(zé)：
- 中轉(zhuǎn)作用（結(jié)構(gòu)性）：通過中介者提供的中轉(zhuǎn)作用，各個(gè)同事對(duì)象就不再需要顯式引用其他同事，當(dāng)需要和其他同事進(jìn)行通信時(shí)，可通過中介者來實(shí)現(xiàn)間接調(diào)用。該中轉(zhuǎn)作用屬于中介者在結(jié)構(gòu)上的支持。
- 協(xié)調(diào)作用（行為性）：中介者可以更進(jìn)一步的對(duì)同事之間的關(guān)系進(jìn)行封裝，同事可以一致的和中介者進(jìn)行交互，而不需要指明中介者需要具體怎么做，中介者根據(jù)封裝在自身內(nèi)部的協(xié)調(diào)邏輯，對(duì)同事的請(qǐng)求進(jìn)行進(jìn)一步處理，將同事成員之間的關(guān)系行為進(jìn)行分離和封裝。
開發(fā)中常見的場(chǎng)景
- MVC模式(Controller 是中介者，根據(jù) View 層的請(qǐng)求來操作 Model 層)
- 窗口游戲程序，窗口軟件開發(fā)中窗口對(duì)象也是一個(gè)中介者對(duì)象
- 圖形界面開發(fā)GUI中，多個(gè)組件之間的交互，可以通過引入一個(gè)中介者對(duì)象來解決，可以是整體的窗口對(duì)象或者DOM對(duì)象
- Java.lang.reflect.Method#invoke()
數(shù)據(jù)庫(kù)同步數(shù)據(jù)案例
我們來實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)化版的數(shù)據(jù)同步方案，有三種數(shù)據(jù)庫(kù) Mysql、Redis、Elasticsearch，
- 其中的 Mysql 作為主數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)增加一條數(shù)據(jù)時(shí)需要同步到另外兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中；
- Redis 作為緩存數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)增加一條數(shù)據(jù)時(shí)不需要同步到另外另個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)；
- 而 Elasticsearch 作為大數(shù)據(jù)查詢數(shù)據(jù)庫(kù)，有一個(gè)統(tǒng)計(jì)功能，當(dāng)增加一條數(shù)據(jù)時(shí)只需要同步到 Mysql，
所以它們之間的關(guān)系圖如下所示。
不使用中介者模式的數(shù)據(jù)同步方案，各數(shù)據(jù)源維護(hù)各自的同步作業(yè)
抽象數(shù)據(jù)庫(kù)
public abstract class AbstractDatabase
{
//存儲(chǔ)數(shù)據(jù)
protected LinkedList<String> datas=new LinkedList<>();
//向自己的數(shù)據(jù)庫(kù)中增加數(shù)據(jù)的方法
public abstract void addData(String data);
//同步數(shù)據(jù)的方法--默認(rèn)空實(shí)現(xiàn)
public void DataStore(String data){}
//展示當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)所有數(shù)據(jù)
public void display()
{
datas.forEach(x->System.out.println(x));
}
}
具體數(shù)據(jù)庫(kù) Mysql，維護(hù)同步到 Redis和Elasticsearch 的同步作業(yè)
public class MySql extends AbstractDatabase
{
@Setter
private Elasticsearch elasticsearch;
@Setter
private Redis redis;
//向自己的數(shù)據(jù)庫(kù)增加數(shù)據(jù)
@Override
public void addData(String data)
{
System.out.println("====向Mysql數(shù)據(jù)庫(kù)增加一條數(shù)據(jù)====");
System.out.println("增加的數(shù)據(jù)為:"+data);
System.out.println("=====================================");
datas.add(data);
}
//重寫父類數(shù)據(jù)同步的方法
@Override
public void DataStore(String data)
{
addData(data);
elasticsearch.addData(data);
redis.addData(data);
}
}
Elasticsearch ，只需要同步到Mysql
public class Elasticsearch extends AbstractDatabase
{
@Setter
private MySql mySql;
//給自己增加數(shù)據(jù)的方法
@Override
public void addData(String data)
{
System.out.println("====向Elasticsearch數(shù)據(jù)庫(kù)增加一條數(shù)據(jù)====");
System.out.println("增加的數(shù)據(jù)為:"+data);
System.out.println("=====================================");
datas.add(data);
}
//重寫父類數(shù)據(jù)同步的方法
@Override
public void DataStore(String data) {
addData(data);
//數(shù)據(jù)同步
mySql.addData(data);
}
}
具體數(shù)據(jù)庫(kù) Redis，不需要同步到其它數(shù)據(jù)庫(kù)
public class Redis extends AbstractDatabase
{
//給自己增加數(shù)據(jù)的方法
@Override
public void addData(String data)
{
System.out.println("====向Redis數(shù)據(jù)庫(kù)增加一條數(shù)據(jù)====");
System.out.println("增加的數(shù)據(jù)為:"+data);
System.out.println("=====================================");
datas.add(data);
}
}
客戶端測(cè)試:
public class Client
{
public static void main(String[] args) {
Elasticsearch elasticsearch=new Elasticsearch();
MySql mySql=new MySql();
Redis redis=new Redis();
elasticsearch.setMySql(mySql);
mySql.setElasticsearch(elasticsearch);
mySql.setRedis(redis);
//增加數(shù)據(jù)
mySql.DataStore("大忽悠");
elasticsearch.DataStore("李窈");
redis.addData("小朋友");
System.out.println("mysql數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)如下：");
mySql.display();
System.out.println("elasticsearch數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)如下:");
elasticsearch.display();
System.out.println("redis數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)如下:");
redis.display();
}
}
其實(shí)這樣已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了我們的需求，但是存在一些問題
- 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且耦合度高。數(shù)據(jù)源需要維護(hù)目標(biāo)端數(shù)據(jù)庫(kù)的引用，以便完成數(shù)據(jù)同步
- 組件的可重用性差。由于每一個(gè)數(shù)據(jù)源和目標(biāo)端之間具有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)，若沒有目標(biāo)端的支持，這個(gè)組件很難被另一個(gè)系統(tǒng)或模塊重用
- 系統(tǒng)的可擴(kuò)展性差：如果需要增加、修改或刪除其中一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)、將導(dǎo)致多個(gè)類的源代碼需要修改，這違反了“開閉原則”，可擴(kuò)展性和靈活性欠佳。
中介者模式來重構(gòu)，將數(shù)據(jù)同步的功能遷移到中介者中，由中介者來管理數(shù)據(jù)同步作業(yè)
抽象中介者:
//抽象中介者
@Data
public abstract class AbstractMediator {
protected MySql mySql;
protected Elasticsearch elasticsearch;
protected Redis redis;
public abstract void sync(String databaseName, String data);
}
首先還是抽象數(shù)據(jù)庫(kù)類（抽象同事類），維護(hù)了一個(gè)中介者
public abstract class AbstractDatabase
{
public static final String MYSQL="mysql";
public static final String Elasticsearch="elasticsearch";
public static final String REDIS="redis";
//保存一個(gè)中介者對(duì)象
@Setter
protected AbstractMediator Mediator;
//存儲(chǔ)數(shù)據(jù)
protected LinkedList<String> datas=new LinkedList<>();
//向自己的數(shù)據(jù)庫(kù)中增加數(shù)據(jù)的方法
public abstract void addData(String data);
//同步數(shù)據(jù)的方法--默認(rèn)空實(shí)現(xiàn)
public void DataStore(String data){}
//展示當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)所有數(shù)據(jù)
public void display()
{
datas.forEach(x->System.out.println(x));
}
}
Mysql 數(shù)據(jù)庫(kù)（具體同事類）
public class MySql extends AbstractDatabase
{
//向自己的數(shù)據(jù)庫(kù)增加數(shù)據(jù)
@Override
public void addData(String data)
{
System.out.println("====向Mysql數(shù)據(jù)庫(kù)增加一條數(shù)據(jù)====");
System.out.println("增加的數(shù)據(jù)為:"+data);
System.out.println("=====================================");
datas.add(data);
}
//重寫父類數(shù)據(jù)同步的方法
@Override
public void DataStore(String data)
{
addData(data);
//將數(shù)據(jù)同步到redis和elasticsearch的工作由中介完成
mediator.sync(AbstractDatabase.MYSQL,data);
}
}
Redis 數(shù)據(jù)庫(kù)（具體同事類）
public class Redis extends AbstractDatabase
{
//給自己增加數(shù)據(jù)的方法
@Override
public void addData(String data)
{
System.out.println("====向Redis數(shù)據(jù)庫(kù)增加一條數(shù)據(jù)====");
System.out.println("增加的數(shù)據(jù)為:"+data);
System.out.println("=====================================");
datas.add(data);
}
//重新父類同步數(shù)據(jù)的方法
@Override
public void DataStore(String data) {
addData(data);
//同步數(shù)據(jù)的工作交給中介
mediator.sync(AbstractDatabase.REDIS,data);
}
}
Elasticsearch（具體同事類）
public class Elasticsearch extends AbstractDatabase
{
//給自己增加數(shù)據(jù)的方法
@Override
public void addData(String data)
{
System.out.println("====向Elasticsearch數(shù)據(jù)庫(kù)增加一條數(shù)據(jù)====");
System.out.println("增加的數(shù)據(jù)為:"+data);
System.out.println("=====================================");
datas.add(data);
}
//重寫父類數(shù)據(jù)同步的方法
@Override
public void DataStore(String data) {
addData(data);
//數(shù)據(jù)同步
mediator.sync(AbstractDatabase.Elasticsearch,data);
}
}
具體中介者:
public class SyncMediator extends AbstractMediator {
@Override
public void sync(String databaseName, String data) {
if (AbstractDatabase.MYSQL.equals(databaseName)) {
// mysql 同步到 redis 和 Elasticsearch
this.redis.addData(data);
this.elasticsearch.addData(data);
} else if (AbstractDatabase.REDIS.equals(databaseName)) {
// redis 緩存同步，不需要同步到其他數(shù)據(jù)庫(kù)
} else if (AbstractDatabase.Elasticsearch.equals(databaseName)) {
// Elasticsearch 同步到 Mysql
this.mySql.addData(data);
}
}
}
測(cè)試客戶端
public class Client
{
public static void main(String[] args) {
AbstractMediator mediator=new SyncMediator();
Elasticsearch elasticsearch=new Elasticsearch();
MySql mySql=new MySql();
Redis redis=new Redis();
elasticsearch.setMediator(mediator);
mySql.setMediator(mediator);
redis.setMediator(mediator);
mediator.setMySql(mySql);
mediator.setElasticsearch(elasticsearch);
mediator.setRedis(redis);
//增加數(shù)據(jù)
mySql.DataStore("大忽悠");
elasticsearch.DataStore("李窈");
redis.DataStore("小朋友");
System.out.println("mysql數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)如下：");
mySql.display();
System.out.println("elasticsearch數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)如下:");
elasticsearch.display();
System.out.println("redis數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)如下:");
redis.display();
}
}
小結(jié)
主要優(yōu)點(diǎn)
- 中介者模式簡(jiǎn)化了對(duì)象之間的交互，它用中介者和同事的一對(duì)多交互代替了原來同事之間的多對(duì)多交互，一對(duì)多關(guān)系更容易理解、維護(hù)和擴(kuò)展，將原本難以理解的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成相對(duì)簡(jiǎn)單的星型結(jié)構(gòu)。
- 中介者模式可將各同事對(duì)象解耦。中介者有利于各同事之間的松耦合，我們可以獨(dú)立的改變和復(fù)用每一個(gè)同事和中介者，增加新的中介者和新的同事類都比較方便，更好地符合 “開閉原則”。
- 可以減少子類生成，中介者將原本分布于多個(gè)對(duì)象間的行為集中在一起，改變這些行為只需生成新的中介者子類即可，這使各個(gè)同事類可被重用，無須對(duì)同事類進(jìn)行擴(kuò)展。
中介者模式的主要缺點(diǎn)
- 在具體中介者類中包含了大量同事之間的交互細(xì)節(jié)，可能會(huì)導(dǎo)致具體中介者類非常復(fù)雜，使得系統(tǒng)難以維護(hù)。（也就是把具體同事類之間的交互復(fù)雜性集中到了中介者類中，結(jié)果中介者成了最復(fù)雜的類）
適用場(chǎng)景
- 系統(tǒng)中對(duì)象之間存在復(fù)雜的引用關(guān)系，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)混亂且難以理解。
- 一個(gè)對(duì)象由于引用了其他很多對(duì)象并且直接和這些對(duì)象通信，導(dǎo)致難以復(fù)用該對(duì)象。
- 想通過一個(gè)中間類來封裝多個(gè)類中的行為，而又不想生成太多的子類?？梢酝ㄟ^引入中介者類來實(shí)現(xiàn)，在中介者中定義對(duì)象交互的公共行為，如果需要改變行為則可以增加新的具體中介者類
具體應(yīng)用
Java Timer 中的中介者模式
敲一個(gè) java.util.Timer 的Demo
兩個(gè)任務(wù)類
public class MyOneTask extends TimerTask {
private static int num = 0;
@Override
public void run() {
System.out.println("I'm MyOneTask " + ++num);
}
}
public class MyTwoTask extends TimerTask {
private static int num = 1000;
@Override
public void run() {
System.out.println("I'm MyTwoTask " + num--);
}
}
客戶端測(cè)試，3秒后開始執(zhí)行，循環(huán)周期為 1秒
public class TimerTest {
public static void main(String[] args) {
// 注意：多線程并行處理定時(shí)任務(wù)時(shí)，Timer運(yùn)行多個(gè)TimeTask時(shí)，只要其中之一沒有捕獲拋出的異常，
// 其它任務(wù)便會(huì)自動(dòng)終止運(yùn)行，使用ScheduledExecutorService則沒有這個(gè)問題
Timer timer = new Timer();
timer.schedule(new MyOneTask(), 3000, 1000); // 3秒后開始運(yùn)行，循環(huán)周期為 1秒
timer.schedule(new MyTwoTask(), 3000, 1000);
}
}
Timer 的部分關(guān)鍵源碼如下
public class Timer {
private final TaskQueue queue = new TaskQueue();
private final TimerThread thread = new TimerThread(queue);
public void schedule(TimerTask task, long delay) {
if (delay < 0)
throw new IllegalArgumentException("Negative delay.");
sched(task, System.currentTimeMillis()+delay, 0);
}
public void schedule(TimerTask task, Date time) {
sched(task, time.getTime(), 0);
}
private void sched(TimerTask task, long time, long period) {
if (time < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal execution time.");
if (Math.abs(period) > (Long.MAX_VALUE >> 1))
period >>= 1;
// 獲取任務(wù)隊(duì)列的鎖(同一個(gè)線程多次獲取這個(gè)鎖并不會(huì)被阻塞,不同線程獲取時(shí)才可能被阻塞)
synchronized(queue) {
// 如果定時(shí)調(diào)度線程已經(jīng)終止了,則拋出異常結(jié)束
if (!thread.newTasksMayBeScheduled)
throw new IllegalStateException("Timer already cancelled.");
// 再獲取定時(shí)任務(wù)對(duì)象的鎖(為什么還要再加這個(gè)鎖呢?想不清)
synchronized(task.lock) {
// 判斷線程的狀態(tài),防止多線程同時(shí)調(diào)度到一個(gè)任務(wù)時(shí)多次被加入任務(wù)隊(duì)列
if (task.state != TimerTask.VIRGIN)
throw new IllegalStateException(
"Task already scheduled or cancelled");
// 初始化定時(shí)任務(wù)的下次執(zhí)行時(shí)間
task.nextExecutionTime = time;
// 重復(fù)執(zhí)行的間隔時(shí)間
task.period = period;
// 將定時(shí)任務(wù)的狀態(tài)由TimerTask.VIRGIN(一個(gè)定時(shí)任務(wù)的初始化狀態(tài))設(shè)置為TimerTask.SCHEDULED
task.state = TimerTask.SCHEDULED;
}
// 將任務(wù)加入任務(wù)隊(duì)列
queue.add(task);
// 如果當(dāng)前加入的任務(wù)是需要第一個(gè)被執(zhí)行的(也就是他的下一次執(zhí)行時(shí)間離現(xiàn)在最近)
// 則喚醒等待queue的線程(對(duì)應(yīng)到上面提到的queue.wait())
if (queue.getMin() == task)
queue.notify();
}
}
// cancel會(huì)等到所有定時(shí)任務(wù)執(zhí)行完后立刻終止定時(shí)線程
public void cancel() {
synchronized(queue) {
thread.newTasksMayBeScheduled = false;
queue.clear();
queue.notify(); // In case queue was already empty.
}
}
// ...
}
Timer 中在 schedulexxx 方法中通過 TaskQueue 協(xié)調(diào)各種 TimerTask 定時(shí)任務(wù)，Timer 是中介者，TimerTask 是抽象同事類，而我們自己寫的任務(wù)則是具體同事類
TimerThread 是 Timer 中定時(shí)調(diào)度線程類的定義，這個(gè)類會(huì)做為一個(gè)線程一直運(yùn)行來執(zhí)行 Timer 中任務(wù)隊(duì)列中的任務(wù)。
Timer 這個(gè)中介者的功能就是定時(shí)調(diào)度我們寫的各種任務(wù)，將任務(wù)添加到 TaskQueue 任務(wù)隊(duì)列中，給 TimerThread 執(zhí)行，讓任務(wù)與執(zhí)行線程解耦
參考文章
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