Java設(shè)計模式之java中介者模式詳解

更新時間：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介紹了23種設(shè)計模式之java中介者模式，具有一定的參考價值，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，多個同事類之間互相關(guān)聯(lián)時，他們之間的關(guān)系會呈現(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，有六個同事類對象，假如對象1發(fā)生變化，那么將會有4個對象受到影響。如果對象2發(fā)生變化，那么將會有5個對象受到影響。也就是說，同事類之間直接關(guān)聯(lián)的設(shè)計是不好的。

在這里插入圖片描述

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，任何一個類的變動，只會影響的類本身，以及中介者，這樣就減小了系統(tǒng)的耦合。一個好的設(shè)計，必定不會把所有的對象關(guān)系處理邏輯封裝在本類中，而是使用一個專門的類來管理那些不屬于自己的行為。

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介紹

中介者模式(Mediator Pattern)：用一個中介對象（中介者）來封裝一系列的對象交互，中介者使各對象不需要顯式地相互引用，從而使其耦合松散，而且可以獨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，它是一種對象行為型模式。

角色

Mediator（抽象中介者）：它定義一個接口，該接口用于與各同事對象之間進行通信。
ConcreteMediator（具體中介者）：它是抽象中介者的子類，通過協(xié)調(diào)各個同事對象來實現(xiàn)協(xié)作行為，它維持了對各個同事對象的引用。
Colleague（抽象同事類）：它定義各個同事類公有的方法，并聲明了一些抽象方法來供子類實現(xiàn)，同時它維持了一個對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；每一個同事對象在需要和其他同事對象通信時，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，中介者類承擔了兩方面的職責：

中轉(zhuǎn)作用（結(jié)構(gòu)性）：通過中介者提供的中轉(zhuǎn)作用，各個同事對象就不再需要顯式引用其他同事，當需要和其他同事進行通信時，可通過中介者來實現(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）：中介者可以更進一步的對同事之間的關(guān)系進行封裝，同事可以一致的和中介者進行交互，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，對同事的請求進行進一步處理，將同事成員之間的關(guān)系行為進行分離和封裝。

開發(fā)中常見的場景

MVC模式(Controller 是中介者，根據(jù) View 層的請求來操作 Model 層)
窗口游戲程序，窗口軟件開發(fā)中窗口對象也是一個中介者對象
圖形界面開發(fā)GUI中，多個組件之間的交互，可以通過引入一個中介者對象來解決，可以是整體的窗口對象或者DOM對象
Java.lang.reflect.Method#invoke()

數(shù)據(jù)庫同步數(shù)據(jù)案例

我們來實現(xiàn)一個簡化版的數(shù)據(jù)同步方案，有三種數(shù)據(jù)庫 Mysql、Redis、Elasticsearch，

其中的 Mysql 作為主數(shù)據(jù)庫，當增加一條數(shù)據(jù)時需要同步到另外兩個數(shù)據(jù)庫中；
Redis 作為緩存數(shù)據(jù)庫，當增加一條數(shù)據(jù)時不需要同步到另外另個數(shù)據(jù)庫；
而 Elasticsearch 作為大數(shù)據(jù)查詢數(shù)據(jù)庫，有一個統(tǒng)計功能，當增加一條數(shù)據(jù)時只需要同步到 Mysql，

所以它們之間的關(guān)系圖如下所示。

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不使用中介者模式的數(shù)據(jù)同步方案，各數(shù)據(jù)源維護各自的同步作業(yè)

抽象數(shù)據(jù)庫

public abstract class AbstractDatabase
{
    //存儲數(shù)據(jù)
    protected LinkedList<String> datas=new LinkedList<>();
    //向自己的數(shù)據(jù)庫中增加數(shù)據(jù)的方法
    public abstract void addData(String data);
    //同步數(shù)據(jù)的方法--默認空實現(xiàn)
    public void DataStore(String data){}
    //展示當前數(shù)據(jù)庫所有數(shù)據(jù)
    public void display()
    {
        datas.forEach(x->System.out.println(x));
    }
}

具體數(shù)據(jù)庫 Mysql，維護同步到 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)庫增加數(shù)據(jù)
    @Override
    public void addData(String data)
    {
        System.out.println("====向Mysql數(shù)據(jù)庫增加一條數(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 Redis，不需要同步到其它數(shù)據(jù)庫

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)庫中的數(shù)據(jù)如下：");
        mySql.display();
        System.out.println("elasticsearch數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)如下:");
        elasticsearch.display();
        System.out.println("redis數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)如下:");
        redis.display();
    }
}

在這里插入圖片描述

其實這樣已經(jīng)實現(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)源需要維護目標端數(shù)據(jù)庫的引用，以便完成數(shù)據(jù)同步
組件的可重用性差。由于每一個數(shù)據(jù)源和目標端之間具有很強的關(guān)聯(lián)，若沒有目標端的支持，這個組件很難被另一個系統(tǒng)或模塊重用
系統(tǒng)的可擴展性差：如果需要增加、修改或刪除其中一個數(shù)據(jù)庫、將導(dǎo)致多個類的源代碼需要修改，這違反了“開閉原則”，可擴展性和靈活性欠佳。

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)庫類（抽象同事類），維護了一個中介者

public abstract class AbstractDatabase
{
    public static final String MYSQL="mysql";
    public static final String Elasticsearch="elasticsearch";
    public static final String REDIS="redis";
    //保存一個中介者對象
    @Setter
    protected AbstractMediator Mediator;
    //存儲數(shù)據(jù)
    protected LinkedList<String> datas=new LinkedList<>();
    //向自己的數(shù)據(jù)庫中增加數(shù)據(jù)的方法
    public abstract void addData(String data);
    //同步數(shù)據(jù)的方法--默認空實現(xiàn)
    public void DataStore(String data){}
    //展示當前數(shù)據(jù)庫所有數(shù)據(jù)
    public void display()
    {
        datas.forEach(x->System.out.println(x));
    }
}

Mysql 數(shù)據(jù)庫（具體同事類）

public class MySql extends AbstractDatabase
{
     //向自己的數(shù)據(jù)庫增加數(shù)據(jù)
    @Override
    public void addData(String data)
    {
        System.out.println("====向Mysql數(shù)據(jù)庫增加一條數(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（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
        } else if (AbstractDatabase.Elasticsearch.equals(databaseName)) {
            // Elasticsearch 同步到 Mysql
            this.mySql.addData(data);
        }
    }
}

測試客戶端

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)庫中的數(shù)據(jù)如下：");
        mySql.display();
        System.out.println("elasticsearch數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)如下:");
        elasticsearch.display();
        System.out.println("redis數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)如下:");
        redis.display();
    }
}

在這里插入圖片描述

小結(jié)

主要優(yōu)點

中介者模式簡化了對象之間的交互，它用中介者和同事的一對多交互代替了原來同事之間的多對多交互，一對多關(guān)系更容易理解、維護和擴展，將原本難以理解的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成相對簡單的星型結(jié)構(gòu)。
中介者模式可將各同事對象解耦。中介者有利于各同事之間的松耦合，我們可以獨立的改變和復(fù)用每一個同事和中介者，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對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，這使各個同事類可被重用，無須對同事類進行擴展。

中介者模式的主要缺點

在具體中介者類中包含了大量同事之間的交互細節(jié)，可能會導(dǎo)致具體中介者類非常復(fù)雜，使得系統(tǒng)難以維護。（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）

適用場景

系統(tǒng)中對象之間存在復(fù)雜的引用關(guān)系，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)混亂且難以理解。
一個對象由于引用了其他很多對象并且直接和這些對象通信，導(dǎo)致難以復(fù)用該對象。
想通過一個中間類來封裝多個類中的行為，而又不想生成太多的子類?？梢酝ㄟ^引入中介者類來實現(xiàn)，在中介者中定義對象交互的公共行為，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 java.util.Timer 的Demo

兩個任務(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任務(wù)時，Timer運行多個TimeTask時，只要其中之一沒有捕獲拋出的異常，
        // 其它任務(wù)便會自動終止運行，使用ScheduledExecutorService則沒有這個問題
        Timer timer = new Timer();
        timer.schedule(new MyOneTask(), 3000, 1000); // 3秒后開始運行，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)隊列的鎖(同一個線程多次獲取這個鎖并不會被阻塞,不同線程獲取時才可能被阻塞)
        synchronized(queue) {
            // 如果定時調(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.");
            // 再獲取定時任務(wù)對象的鎖(為什么還要再加這個鎖呢?想不清)
            synchronized(task.lock) {
                // 判斷線程的狀態(tài),防止多線程同時調(diào)度到一個任務(wù)時多次被加入任務(wù)隊列
                if (task.state != TimerTask.VIRGIN)
                    throw new IllegalStateException(
                        "Task already scheduled or cancelled");
                // 初始化定時任務(wù)的下次執(zhí)行時間
                task.nextExecutionTime = time;
                // 重復(fù)執(zhí)行的間隔時間
                task.period = period;
                // 將定時任務(wù)的狀態(tài)由TimerTask.VIRGIN(一個定時任務(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)隊列
            queue.add(task);
            // 如果當前加入的任務(wù)是需要第一個被執(zhí)行的(也就是他的下一次執(zhí)行時間離現(xiàn)在最近)
            // 則喚醒等待queue的線程(對應(yīng)到上面提到的queue.wait())
            if (queue.getMin() == task)
                queue.notify();
        }
    }
    // cancel會等到所有定時任務(wù)執(zhí)行完后立刻終止定時線程
    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 中定時調(diào)度線程類的定義，這個類會做為一個線程一直運行來執(zhí)行 Timer 中任務(wù)隊列中的任務(wù)。

Timer 這個中介者的功能就是定時調(diào)度我們寫的各種任務(wù)，將任務(wù)添加到 TaskQueue 任務(wù)隊列中，給 TimerThread 執(zhí)行，讓任務(wù)與執(zhí)行線程解耦