在閻宏博士的《JAVA與模式》一書中開頭是這樣描述調停者(Mediator)模式的:
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互動的方式,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互動發生改變時,不會立即影響到其他的一些物件之間的互動。從而確保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對象,這些對象既會影響別的對象,又會被別的對象所影響,因此常常叫做同事(Colleague)對象。這些同事物件透過彼此的互動形成系統的行為。從圖中可以看出,幾乎每個物件都需要與其他的物件產生交互作用,而這種交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。
透過引入調停者物件(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,同事物件不再透過直接的聯繫與另一個物件互動;相反的,它透過調停者物件與另一個物件互動。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。
一個好的物件導向的設計可以讓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對象,然後給每一個同事對像以獨特的責任,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,電腦裡面各個配件的交互,主要是透過主機板來完成的。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交互,以互相傳送資料。而且由於各配件的介面不同,彼此之間互動時,也必須把資料介面進行轉換才能搭配上。
所幸是有了主板,各個配件的交互完全通過主板來完成,每個配件都只需要和主板交互,而主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
調停者模式的示意類別圖如下:
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接口,其中主要方法是一個(或多個)事件方法。
● 具體調停者(ConcreteMediator)角色:實作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對象的交互關係。
● 抽象同事類別(Colleague)角色:定義出調停者到同事物件的介面。同事對像只知道調停者而不知道其餘的同事對象。
● 具體同事類別(ConcreteColleague)角色:所有的具體同事類別均從抽象同事類別繼承而來。實現自己的業務,在需要與其他同事通信的時候,就與持有的調停者通信,調停者會負責與其他的同事互動。
原始碼
抽象調停者類別複製程式碼如下:
public interface Mediator {
/**
* 同事物件在自身改變的時候來通知調停者方法
* 讓調停者負責對應的與其他同事物件的交互
*/
public void changed(Colleague c);
}
具體調停者類
複製代碼代碼如下:
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) {
/**
* 某一個同事類別發生了變化,通常需要與其他同事交互
* 具體協調相應的同事對象來實現協作行為
*/
}
}
抽象同事類別
複製代碼代碼如下:
public abstract class Colleague {
//持有一個調停者對象
private Mediator mediator;
/**
* 建構函數
*/
public Colleague(Mediator mediator){
this.mediator = mediator;
}
/**
* 取得目前同事類別對應的調停者對象
*/
public Mediator getMediator() {
return mediator;
}
}
具體同事類別複製程式碼如下:
public class ConcreteColleagueA extends Colleague {
public ConcreteColleagueA(Mediator mediator) {
super(mediator);
}
/**
* 示意方法,執行某些操作
*/
public void operation(){
//需要跟其他同事通訊的時候,通知調停者對象
getMediator().changed(this);
}
}
複製代碼代碼如下:
public class ConcreteColleagueB extends Colleague {
public ConcreteColleagueB(Mediator mediator) {
super(mediator);
}
/**
* 示意方法,執行某些操作
*/
public void operation(){
//需要跟其他同事通訊的時候,通知調停者對象
getMediator().changed(this);
}
}
使用電腦來看電影
在日常生活中,我們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數據,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數據,把這些數據交給CPU進行分析處理。
(3)CPU處理完後,把數據分成了視訊數據和音訊數據,通知主機板,它處理完了。
(4)主機板去得到CPU處理後的數據,分別把數據交給顯示卡和聲卡,去顯示出視頻和發出聲音。
要使用調停者模式來實現範例,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
抽象同事類別複製程式碼如下:
public abstract class Colleague {
//持有一個調停者對象
private Mediator mediator;
/**
* 建構函數
*/
public Colleague(Mediator mediator){
this.mediator = mediator;
}
/**
* 取得目前同事類別對應的調停者對象
*/
public Mediator getMediator() {
return mediator;
}
}
同事類別――光碟機複製程式碼如下:
public class CDDriver extends Colleague{
//光碟機讀取出來的數據
private String data = "";
/**
* 建構函數
*/
public CDDriver(Mediator mediator) {
super(mediator);
}
/**
* 取得光碟讀取出來的數據
*/
public String getData() {
return data;
}
/**
* 讀取光碟
*/
public void readCD(){
//逗號前是影片顯示的數據,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);
}
}
同事類別――CPU
複製代碼代碼如下:
public class CPU extends Colleague {
//分解出來的影片數據
private String videoData = "";
//分解出來的聲音數據
private String soundData = "";
/**
* 建構函數
*/
public CPU(Mediator mediator) {
super(mediator);
}
/**
* 取得分解出來的影片數據
*/
public String getVideoData() {
return videoData;
}
/**
* 取得分解出來的聲音數據
*/
public String getSoundData() {
return soundData;
}
/**
* 處理數據,把數據分成音訊和視訊的數據
*/
public void executeData(String 資料){
//把數據分解開,前面是視訊數據,後面是音訊數據
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);
}
}
同事類別――顯示卡複製程式碼如下:
public class VideoCard extends Colleague {
/**
* 建構函數
*/
public VideoCard(Mediator mediator) {
super(mediator);
}
/**
* 顯示視訊數據
*/
public void showData(String data){
System.out.println("您正在觀看的是:" + data);
}
}
同事類別――音效卡複製程式碼如下:
public class SoundCard extends Colleague {
/**
* 建構函數
*/
public SoundCard(Mediator mediator) {
super(mediator);
}
/**
* 依照聲頻資料發出聲音
*/
public void soundData(String data){
System.out.println("畫外音:" + data);
}
}
抽象調停者類別複製程式碼如下:
public interface Mediator {
/**
* 同事物件在自身改變的時候來通知調停者方法
* 讓調停者負責對應的與其他同事物件的交互
*/
public void changed(Colleague c);
}
具體調停者類別複製代碼代碼如下:
public class MainBoard implements Mediator {
//需要知道要互動的同事類別――光碟機類
private CDDriver cdDriver = null;
//需要知道要互動的同事類別――CPU類別
private CPU cpu = null;
//需要知道要互動的同事類別――顯示卡類
private VideoCard videoCard = null;
//需要知道要互動的同事類別――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日後與其他物件的交互
*/
private void opeCDDriverReadData(CDDriver cd){
//先取得光碟機讀取的數據
String data = cd.getData();
//把這些資料傳遞給CPU處理
cpu.executeData(data);
}
/**
* 處理CPU處理完資料後與其他物件的交互
*/
private void opeCPU(CPU cpu){
//先取得CPU處理後的數據
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);
}
}
客戶端類別複製程式碼如下:
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//建立調停者――主機板
MainBoard mediator = new MainBoard();
//建立同事類別
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();
}
}
運行結果如下:
調停者模式的優點
● 鬆散耦合
調停者模式透過把多個同事物件之間的互動封裝到調停者物件裡面,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,同事對象就可以獨立地變化和復用,而不再像以前那樣「牽一處而動全身」了。
● 集中控制交互
多個同事物件的交互,被封裝在調停者物件裡面集中管理,使得這些交互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,那麼就擴展調停者對象,而各個同事類別不需要做修改。
● 多對多變成一對多
沒有使用調停者模式的時候,同事對象之間的關係通常是多對多的,引入調停者對像以後,調停者對象和同事對象的關係通常變成雙向的一對多,這會讓對象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。