行为型模式中介者&迭代器&访问者

一、中介者模式

定义：又叫调停模式，定义一个中介角色来封装一系列对象之间的交互，使原有对象之间的耦合松散，且可以独立地改变它们之间的交互。

一般来说，同事类之间的关系是比较复杂的，多个同事类之间互相关联时，他们之间的关系会呈现为复杂的网状结构，这是一种过度耦合的架构，即不利于类的复用，也不稳定。例如在下左图中，有六个同事类对象，假如对象1发生变化，那么将会有4个对象受到影响。如果对象2发生变化，那么将会有5个对象受到影响。也就是说，同事类之间直接关联的设计是不好的。

如果引入中介者模式，那么同事类之间的关系将变为星型结构，从下右图中可以看到，任何一个类的变动，只会影响的类本身，以及中介者，这样就减小了系统的耦合。一个好的设计，必定不会把所有的对象关系处理逻辑封装在本类中，而是使用一个专门的类来管理那些不属于自己的行为。

结构：

抽象中介者（Mediator）角色：它是中介者的接口，提供了同事对象注册与转发同事对象信息的抽象方法。
具体中介者（ConcreteMediator）角色：实现中介者接口，定义一个 List 来管理同事对象，协调各个同事角色之间的交互关系，因此它依赖于同事角色。
抽象同事类（Colleague）角色：定义同事类的接口，保存中介者对象，提供同事对象交互的抽象方法，实现所有相互影响的同事类的公共功能。
具体同事类（Concrete Colleague）角色：是抽象同事类的实现者，当需要与其他同事对象交互时，由中介者对象负责后续的交互。

案例解析：现在租房基本都是通过房屋中介，房主将房屋托管给房屋中介，而租房者从房屋中介获取房屋信息。房屋中介充当租房者与房屋所有者之间的中介者。

//抽象中介者
public abstract class Mediator {
    //申明一个联络方法
    public abstract void constact(String message,Person person);
}

//抽象同事类
public abstract class Person {
    protected String name;
    //持有中介对象
    protected Mediator mediator;
​
    public Person(String name,Mediator mediator){
        this.name = name;
        this.mediator = mediator;
    }
}

//具体同事类 房东
public class HouseOwner extends Person {
​
    public HouseOwner(String name, Mediator mediator) {
        super(name, mediator);
    }
​
    //与中介者联系
    public void constact(String message){
        mediator.constact(message, this);
    }
​
    //获取信息
    public void getMessage(String message){
        System.out.println("房主" + name +"获取到的信息：" + message);
    }
}

//具体同事类 租客
public class Tenant extends Person {
    public Tenant(String name, Mediator mediator) {
        super(name, mediator);
    }
​
    //与中介者联系
    public void constact(String message){
        mediator.constact(message, this);
    }
​
    //获取信息
    public void getMessage(String message){
        System.out.println("租房者" + name +"获取到的信息：" + message);
    }
}
​

//中介机构
public class MediatorStructure extends Mediator {
    //首先中介结构必须知道所有房主和租房者的信息
    private HouseOwner houseOwner;
    private Tenant tenant;
​
    public HouseOwner getHouseOwner() {
        return houseOwner;
    }
​
    public void setHouseOwner(HouseOwner houseOwner) {
        this.houseOwner = houseOwner;
    }
​
    public Tenant getTenant() {
        return tenant;
    }
​
    public void setTenant(Tenant tenant) {
        this.tenant = tenant;
    }
​
    public void constact(String message, Person person) {
        //如果是房主，则租房者获得信息
        if (person == houseOwner) {          
            tenant.getMessage(message);
        } else {       
            //反之则是房主获得信息
            houseOwner.getMessage(message);
        }
    }
}        

测试类

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //一个房主、一个租房者、一个中介机构
        MediatorStructure mediator = new MediatorStructure();
​
        //房主和租房者只需要知道中介机构即可
        HouseOwner houseOwner = new HouseOwner("张三", mediator);
        Tenant tenant = new Tenant("李四", mediator);
​
        //中介结构要知道房主和租房者
        mediator.setHouseOwner(houseOwner);
        mediator.setTenant(tenant);
​
        tenant.constact("需要租三室的房子");
        houseOwner.constact("我这有三室的房子，你需要租吗？");
    }
}

优点：

松散耦合
　　中介者模式通过把多个同事对象之间的交互封装到中介者对象里面，从而使得同事对象之间松散耦合，基本上可以做到互补依赖。这样一来，同事对象就可以独立地变化和复用，而不再像以前那样“牵一处而动全身”了。
集中控制交互
　　多个同事对象的交互，被封装在中介者对象里面集中管理，使得这些交互行为发生变化的时候，只需要修改中介者对象就可以了，当然如果是已经做好的系统，那么就扩展中介者对象，而各个同事类不需要做修改。
一对多关联转变为一对一的关联
　　没有使用中介者模式的时候，同事对象之间的关系通常是一对多的，引入中介者对象以后，中介者对象和同事对象的关系通常变成双向的一对一，这会让对象的关系更容易理解和实现。

缺点：

　　当同事类太多时，中介者的职责将很大，它会变得复杂而庞大，以至于系统难以维护。

使用场景：

系统中对象之间存在复杂的引用关系，系统结构混乱且难以理解。
当想创建一个运行于多个类之间的对象，又不想生成新的子类时。

二、迭代器模式

定义：提供一个对象来顺序访问聚合对象中的一系列数据，而不暴露聚合对象的内部表示。

结构：

抽象聚合（Aggregate）角色：定义存储、添加、删除聚合元素以及创建迭代器对象的接口。
具体聚合（ConcreteAggregate）角色：实现抽象聚合类，返回一个具体迭代器的实例。
抽象迭代器（Iterator）角色：定义访问和遍历聚合元素的接口，通常包含 hasNext()、next() 等方法。
具体迭代器（Concretelterator）角色：实现抽象迭代器接口中所定义的方法，完成对聚合对象的遍历，记录遍历的当前位置。

案例解析：定义一个可以存储学生对象的容器对象，将遍历该容器的功能交由迭代器实现，涉及到的类如下。

定义迭代器接口，声明hasNext、next方法

public interface StudentIterator {
    boolean hasNext();
    Student next();
}

定义具体的迭代器类，重写所有的抽象方法

public class StudentIteratorImpl implements StudentIterator {
    private List<Student> list;
    private int position = 0;
​
    public StudentIteratorImpl(List<Student> list) {
        this.list = list;
    }
​
    @Override
    public boolean hasNext() {
        return position < list.size();
    }
​
    @Override
    public Student next() {
        Student currentStudent = list.get(position);
        position ++;
        return currentStudent;
    }
}

定义抽象容器类，包含添加元素，删除元素，获取迭代器对象的方法

public interface StudentAggregate {
    void addStudent(Student student);
​
    void removeStudent(Student student);
​
    StudentIterator getStudentIterator();
}

定义具体的容器类，重写所有的方法

public class StudentAggregateImpl implements StudentAggregate {
​
    private List<Student> list = new ArrayList<Student>();  // 学生列表
​
    @Override
    public void addStudent(Student student) {
        this.list.add(student);
    }
​
    @Override
    public void removeStudent(Student student) {
        this.list.remove(student);
    }
​
    @Override
    public StudentIterator getStudentIterator() {
        return new StudentIteratorImpl(list);
    }
}

优点：

它支持以不同的方式遍历一个聚合对象，在同一个聚合对象上可以定义多种遍历方式。在迭代器模式中只需要用一个不同的迭代器来替换原有迭代器即可改变遍历算法，我们也可以自己定义迭代器的子类以支持新的遍历方式。
迭代器简化了聚合类。由于引入了迭代器，在原有的聚合对象中不需要再自行提供数据遍历等方法，这样可以简化聚合类的设计。
在迭代器模式中，由于引入了抽象层，增加新的聚合类和迭代器类都很方便，无须修改原有代码，满足 “开闭原则” 的要求。

缺点：

增加了类的个数，这在一定程度上增加了系统的复杂性。

使用场景：

当需要为聚合对象提供多种遍历方式时。
当需要为遍历不同的聚合结构提供一个统一的接口时。
当访问一个聚合对象的内容而无须暴露其内部细节的表示时。

三、访问者模式

定义：封装一些作用于某种数据结构中的各元素的操作，它可以在不改变这个数据结构的前提下定义作用于这些元素的新的操作。

结构：

抽象访问者（Visitor）角色：定义了对每一个元素（Element）访问的行为，它的参数就是可以访问的元素，它的方法个数理论上来讲与元素类个数（Element的实现类个数）是一样的，从这点不难看出，访问者模式要求元素类的个数不能改变。
具体访问者（ConcreteVisitor）角色：给出对每一个元素类访问时所产生的具体行为。
抽象元素（Element）角色：定义了一个接受访问者的方法（accept），其意义是指，每一个元素都要可以被访问者访问。
具体元素（ConcreteElement）角色： 提供接受访问方法的具体实现，而这个具体的实现，通常情况下是使用访问者提供的访问该元素类的方法。
对象结构（Object Structure）角色：定义当中所提到的对象结构，对象结构是一个抽象表述，具体点可以理解为一个具有容器性质或者复合对象特性的类，它会含有一组元素（Element），并且可以迭代这些元素，供访问者访问。

案例解析：现在养宠物的人特别多，我们就以这个为例，当然宠物还分为狗，猫等，要给宠物喂食的话，主人可以喂，其他人也可以喂食。

访问者角色：给宠物喂食的人
具体访问者角色：主人、其他人
抽象元素角色：动物抽象类
具体元素角色：宠物狗、宠物猫
结构对象角色：主人家

抽象访问者

public interface Person {
    void feed(Cat cat);
​
    void feed(Dog dog);
}

具体访问者

public class Owner implements Person {
​
    @Override
    public void feed(Cat cat) {
        System.out.println("主人喂食猫");
    }
​
    @Override
    public void feed(Dog dog) {
        System.out.println("主人喂食狗");
    }
}
​
public class Someone implements Person {
    @Override
    public void feed(Cat cat) {
        System.out.println("其他人喂食猫");
    }
​
    @Override
    public void feed(Dog dog) {
        System.out.println("其他人喂食狗");
    }
}

抽象元素

public interface Animal {
    void accept(Person person);
}

具体元素

public class Dog implements Animal {
​
    @Override
    public void accept(Person person) {
        person.feed(this);
        System.out.println("好好吃，汪汪汪！！！");
    }
}
​
public class Cat implements Animal {
​
    @Override
    public void accept(Person person) {
        person.feed(this);
        System.out.println("好好吃，喵喵喵！！！");
    }
}

结构对象

public class Home {
    private List<Animal> nodeList = new ArrayList<Animal>();
​
    public void action(Person person) {
        for (Animal node : nodeList) {
            node.accept(person);
        }
    }
​
    //添加操作
    public void add(Animal animal) {
        nodeList.add(animal);
    }
}

测试类

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Home home = new Home();
        home.add(new Dog());
        home.add(new Cat());
​
        Owner owner = new Owner();
        home.action(owner);
​
        Someone someone = new Someone();
        home.action(someone);
    }
}

优点：

扩展性好，在不修改对象结构中的元素的情况下，为对象结构中的元素添加新的功能。
复用性好，通过访问者来定义整个对象结构通用的功能，从而提高复用程度。
分离无关行为，通过访问者来分离无关的行为，把相关的行为封装在一起，构成一个访问者，这样每一个访问者的功能都比较单一。

缺点：

对象结构变化很困难，在访问者模式中，每增加一个新的元素类，都要在每一个具体访问者类中增加相应的具体操作，这违背了“开闭原则”。
违反了依赖倒置原则，访问者模式依赖了具体类，而没有依赖抽象类。

使用场景：

对象结构相对稳定，但其操作算法经常变化的程序。
对象结构中的对象需要提供多种不同且不相关的操作，而且要避免让这些操作的变化影响对象的结构。

 

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