《JAVA與模式》之調停者模式
調停者模式是物件的行為模式。調停者模式包裝了一系列物件相互作用的方式,使得這些物件不必相互明顯引用。從而使它們可以較鬆散地耦合。當這些物件中的某些物件之間的相互作用發生改變時,不會立即影響到其他的一些物件之間的相互作用。從而保證這些相互作用可以彼此獨立地變化。
為什麼需要調停者
如下圖所示,這個示意圖中有大量的物件,這些物件既會影響別的物件,又會被別的物件所影響,因此常常叫做同事(Colleague)物件。這些同事物件通過彼此的相互作用形成系統的行為。從圖中可以看出,幾乎每一個物件都需要與其他的物件發生相互作用,而這種相互作用表現為一個物件與另一個物件的直接耦合。這就是過度耦合的系統。
通過引入調停者物件(Mediator),可以將系統的網狀結構變成以中介者為中心的星形結構,如下圖所示。在這個星形結構中,同事物件不再通過直接的聯絡與另一個物件發生相互作用;相反的,它通過調停者物件與另一個物件發生相互作用。調停者物件的存在保證了物件結構上的穩定,也就是說,系統的結構不會因為新物件的引入造成大量的修改工作。
一個好的面向物件的設計可以使物件之間增加協作性(Collaboration),減少耦合度(Couping)。一個深思熟慮的設計會把一個系統分解為一群相互協作的同事物件,然後給每一個同事物件以獨特的責任,恰當的配置它們之間的協作關係,使它們可以在一起工作。
如果沒有主機板
大家都知道,電腦裡面各個配件之間的互動,主要是通過主機板來完成的。如果電腦裡面沒有了主機板,那麼各個配件之間就必須自行相互互動,以互相傳送資料。而且由於各個配件的介面不同,相互之間互動時,還必須把資料介面進行轉換才能匹配上。
所幸是有了主機板,各個配件的互動完全通過主機板來完成,每個配件都只需要和主機板互動,而主機板知道如何跟所有的配件打交道,這樣就簡單多了。
調停者模式的結構
調停者模式的示意性類圖如下所示:
調停者模式包括以下角色:
● 抽象調停者(Mediator)角色:定義出同事物件到調停者物件的介面,其中主要方法是一個(或多個)事件方法。
● 具體調停者(ConcreteMediator)角色:實現了抽象調停者所宣告的事件方法。具體調停者知曉所有的具體同事類,並負責具體的協調各同事物件的互動關係。
● 抽象同事類(Colleague)角色:定義出調停者到同事物件的介面。同事物件只知道調停者而不知道其餘的同事物件。
● 具體同事類(ConcreteColleague)角色:所有的具體同事類均從抽象同事類繼承而來。實現自己的業務,在需要與其他同事通訊的時候,就與持有的調停者通訊,調停者會負責與其他的同事互動。
原始碼
抽象調停者類
public interface Mediator { /** * 同事物件在自身改變的時候來通知調停者方法 * 讓調停者去負責相應的與其他同事物件的互動 */ public void changed(Colleague c); }
具體調停者類
public class ConcreteMediator implements Mediator { //持有並維護同事A private ConcreteColleagueA colleagueA; //持有並維護同事B private ConcreteColleagueB colleagueB; public void setColleagueA(ConcreteColleagueA colleagueA) { this.colleagueA = colleagueA; } public void setColleagueB(ConcreteColleagueB colleagueB) { this.colleagueB = colleagueB; } @Override public void changed(Colleague c) { /** * 某一個同事類發生了變化,通常需要與其他同事互動 * 具體協調相應的同事物件來實現協作行為 */ } }
抽象同事類
public abstract class Colleague { //持有一個調停者物件 private Mediator mediator; /** * 建構函式 */ public Colleague(Mediator mediator){ this.mediator = mediator; } /** * 獲取當前同事類對應的調停者物件 */ public Mediator getMediator() { return mediator; } }
具體同事類
public class ConcreteColleagueA extends Colleague { public ConcreteColleagueA(Mediator mediator) { super(mediator); } /** * 示意方法,執行某些操作 */ public void operation(){ //在需要跟其他同事通訊的時候,通知調停者物件 getMediator().changed(this); } }
public class ConcreteColleagueB extends Colleague { public ConcreteColleagueB(Mediator mediator) { super(mediator); } /** * 示意方法,執行某些操作 */ public void operation(){ //在需要跟其他同事通訊的時候,通知調停者物件 getMediator().changed(this); } }
使用電腦來看電影
在日常生活中,我們經常使用電腦來看電影,把這個過程描述出來,簡化後假定會有如下的互動過程:
(1)首先是光碟機要讀取光碟上的資料,然後告訴主機板,它的狀態改變了。
(2)主機板去得到光碟機的資料,把這些資料交給CPU進行分析處理。
(3)CPU處理完後,把資料分成了視訊資料和音訊資料,通知主機板,它處理完了。
(4)主機板去得到CPU處理過後的資料,分別把資料交給顯示卡和音效卡,去顯示出視訊和發出聲音。
要使用調停者模式來實現示例,那就要區分出同事物件和調停者物件。很明顯,主機板是調停者,而光碟機、音效卡、CPU、顯示卡等配件,都是作為同事物件。
原始碼
抽象同事類
public abstract class Colleague { //持有一個調停者物件 private Mediator mediator; /** * 建構函式 */ public Colleague(Mediator mediator){ this.mediator = mediator; } /** * 獲取當前同事類對應的調停者物件 */ public Mediator getMediator() { return mediator; } }
同事類——光碟機
public class CDDriver extends Colleague{ //光碟機讀取出來的資料 private String data = ""; /** * 建構函式 */ public CDDriver(Mediator mediator) { super(mediator); } /** * 獲取光碟讀取出來的資料 */ public String getData() { return data; } /** * 讀取光碟 */ public void readCD(){ //逗號前是視訊顯示的資料,逗號後是聲音 this.data = "One Piece,海賊王我當定了"; //通知主機板,自己的狀態發生了改變 getMediator().changed(this); } }
同事類——CPU
public class CPU extends Colleague { //分解出來的視訊資料 private String videoData = ""; //分解出來的聲音資料 private String soundData = ""; /** * 建構函式 */ public CPU(Mediator mediator) { super(mediator); } /** * 獲取分解出來的視訊資料 */ public String getVideoData() { return videoData; } /** * 獲取分解出來的聲音資料 */ public String getSoundData() { return soundData; } /** * 處理資料,把資料分成音訊和視訊的資料 */ public void executeData(String data){ //把資料分解開,前面是視訊資料,後面是音訊資料 String[] array = data.split(","); this.videoData = array[0]; this.soundData = array[1]; //通知主機板,CPU完成工作 getMediator().changed(this); } }
同事類——顯示卡
public class VideoCard extends Colleague { /** * 建構函式 */ public VideoCard(Mediator mediator) { super(mediator); } /** * 顯示視訊資料 */ public void showData(String data){ System.out.println("您正在觀看的是:" + data); } }
同事類——音效卡
public class SoundCard extends Colleague { /** * 建構函式 */ public SoundCard(Mediator mediator) { super(mediator); } /** * 按照聲頻資料發出聲音 */ public void soundData(String data){ System.out.println("畫外音:" + data); } }
抽象調停者類
public interface Mediator { /** * 同事物件在自身改變的時候來通知調停者方法 * 讓調停者去負責相應的與其他同事物件的互動 */ public void changed(Colleague c); }
具體調停者類
public class MainBoard implements Mediator { //需要知道要互動的同事類——光碟機類 private CDDriver cdDriver = null; //需要知道要互動的同事類——CPU類 private CPU cpu = null; //需要知道要互動的同事類——顯示卡類 private VideoCard videoCard = null; //需要知道要互動的同事類——音效卡類 private SoundCard soundCard = null; public void setCdDriver(CDDriver cdDriver) { this.cdDriver = cdDriver; } public void setCpu(CPU cpu) { this.cpu = cpu; } public void setVideoCard(VideoCard videoCard) { this.videoCard = videoCard; } public void setSoundCard(SoundCard soundCard) { this.soundCard = soundCard; } @Override public void changed(Colleague c) { if(c instanceof CDDriver){ //表示光碟機讀取資料了 this.opeCDDriverReadData((CDDriver)c); }else if(c instanceof CPU){ this.opeCPU((CPU)c); } } /** * 處理光碟機讀取資料以後與其他物件的互動 */ private void opeCDDriverReadData(CDDriver cd){ //先獲取光碟機讀取的資料 String data = cd.getData(); //把這些資料傳遞給CPU進行處理 cpu.executeData(data); } /** * 處理CPU處理完資料後與其他物件的互動 */ private void opeCPU(CPU cpu){ //先獲取CPU處理後的資料 String videoData = cpu.getVideoData(); String soundData = cpu.getSoundData(); //把這些資料傳遞給顯示卡和音效卡展示出來 videoCard.showData(videoData); soundCard.soundData(soundData); } }
客戶端類
public class Client { public static void main(String[] args) { //建立調停者——主機板 MainBoard mediator = new MainBoard(); //建立同事類 CDDriver cd = new CDDriver(mediator); CPU cpu = new CPU(mediator); VideoCard vc = new VideoCard(mediator); SoundCard sc = new SoundCard(mediator); //讓調停者知道所有同事 mediator.setCdDriver(cd); mediator.setCpu(cpu); mediator.setVideoCard(vc); mediator.setSoundCard(sc); //開始看電影,把光碟放入光碟機,光碟機開始讀盤 cd.readCD(); } }
執行結果如下:
調停者模式的優點
● 鬆散耦合
調停者模式通過把多個同事物件之間的互動封裝到調停者物件裡面,從而使得同事物件之間鬆散耦合,基本上可以做到互補依賴。這樣一來,同事物件就可以獨立地變化和複用,而不再像以前那樣“牽一處而動全身”了。
● 集中控制互動
多個同事物件的互動,被封裝在調停者物件裡面集中管理,使得這些互動行為發生變化的時候,只需要修改調停者物件就可以了,當然如果是已經做好的系統,那麼就擴充套件調停者物件,而各個同事類不需要做修改。
● 多對多變成一對多
沒有使用調停者模式的時候,同事物件之間的關係通常是多對多的,引入調停者物件以後,調停者物件和同事物件的關係通常變成雙向的一對多,這會讓物件的關係更容易理解和實現。
調停者模式的缺點
調停者模式的一個潛在缺點是,過度集中化。如果同事物件的互動非常多,而且比較複雜,當這些複雜性全部集中到調停者的時候,會導致調停者物件變得十分複雜,而且難於管理和維護。