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  • 设计模式之中介者模式(十一)

    一、引出模式

    在生活中,当电脑缺少了一块主板,那会怎么样?如果有人这样问我的话,我就会马上跳出来说“这电脑肯定报废了”,当然这不是重点。假如少了主板电脑还可以用的话,想想,里面的CPU、显卡、声卡、光驱、硬盘等等,不是就要我们自己用线把它们连起来。想想就觉得头疼,那么现在你觉得主板在电脑里扮演着什么角色呢?

    在软件的开发过程中,势必会碰到这样一种情况,多个类或多个子系统相互交互,而且交互很繁琐,导致每个类都必须知道他需要交互的类,这样它们的耦合会显得异常厉害。牵一发而动全身又不木有啊!

    好了,既然问题提出来了,那有请我们这期的主角——中介者模式出场吧!

    二、认识模式

    1.模式定义

    用一个中介者对象来封装一系列的对象交互。中介者使得各对象不需要显式地相互引用,从而使其松散耦合,而且可以独立地改变它们之间的交互。

    2.解决思路

    出现问题的根本原因在于多个对象需要相互交互,导致了紧密耦合,不利于对象的修改和维护。

    中介者模式的解决思路,就和“主板”一样,通过引入一个中介对象,让其他对象都只和这个中介者对象交互,而中介者对象是知道怎样和其他对象交互。这样一来,对象直接的交互关系就没有了,从而实现了松散耦合。

    对于中介对象而言,所有相互交互的对象,都视为同事类,中介对象就是用来维护各个同事对象之间的关系,所有的同事类都只和中介对象交互,也就是说,中介对象是需要知道所有的同事对象的。

    当一个同事对象自身发生变化时,它是不知道会对其他同事对象产生什么影响,它只需要通知中介对象,“我发生变化了”,中介对象会去和其他同事对象进行交互的。这样一来,同事对象之间的依赖就没有了。

    有了中介者之后,所有的交互都封装在了中介对象里面,各个对象只需要关心自己能做什么就行,不需要再关系做了之后会对其他对象产生什么影响,也就是无需再维护这些关系了。

    3.模式结构

      

    Mediator:中介者接口。在里面定义了各个同事之间相互交互所需要的方法,可以是公共的方法,如Change方法,也可以是小范围的交互方法。

    ConcreteMediator:具体的中介者实现对象。它需要了解并为维护每个同事对象,并负责具体的协调各个同事对象的交互关系。

    Colleague:同事类的定义,通常实现成为抽象类,主要负责约束同事对象的类型,并实现一些具体同事类之间的公共功能,比如,每个具体同事类都应该知道中介者对象,也就是每个同事对象都会持有中介者对象的引用,这个功能可定义在这个类中。

    ConcreteColleague:具体的同事类,实现自己的业务,需要与其他同事对象交互时,就通知中介对象,中介对象会负责后续的交互。

    4.模式示例代码

    internal class Program
    
        {
            private static void Main(string[] args)
            {
    
            }
        }
    
    
        /// <summary>
        /// 同事类的抽象父类
        /// </summary>
        public abstract class Colleague
        {
            /// <summary>
            /// 持有中介者对象,每一个同事类都知道它的中介者对象
            /// </summary>
            private Mediator mediator;
    
            /// <summary>
            /// 构造方法,传入中介者对象
            /// </summary>
            /// <param name="mediator">中介者对象</param>
            protected Colleague(Mediator mediator)
            {
                this.mediator = mediator;
            }
    
            /// <summary>
            /// 获取当前同事类对应的中介者对象
            /// </summary>
            /// <returns>对应的中介者对象</returns>
            public Mediator GetMediator()
            {
                return mediator;
            }
        }
    
        /// <summary>
        /// 具体的同事类A
        /// </summary>
    
        public class ConcreteColleagueA : Colleague
        {
            /// <summary>
            /// 调用父类的构造函数
            /// </summary>
            /// <param name="mediator"></param>
            public ConcreteColleagueA(Mediator mediator):base(mediator)
            {
    
            }
    
     
            /// <summary>
            /// 执行某些业务功能
            /// </summary>
            public void SomeOperation()
            {
                //在需要跟其他同事通信的时候,通知中介者对象
                base.GetMediator().Change(this);
            }
    
        }
    
     
        /// <summary>
        /// 具体的同事类B
        /// </summary>
        public class ConcreteColleagueB : Colleague
        {
            /// <summary>
            /// 调用父类的构造函数
            /// </summary>
            /// <param name="mediator"></param>
            public ConcreteColleagueB(Mediator mediator)
                : base(mediator)
    
            {
    
            }
    
            /// <summary>
            /// 执行某些业务功能
            /// </summary>
            public void SomeOperation()
            {
                //在需要跟其他同事通信的时候,通知中介者对象
                base.GetMediator().Change(this);
            }
    
        }
    
     
        /// <summary>
        /// 中介者,定义各个同事对象通信的接口
        /// </summary>
        public interface Mediator
        {
            void Change(Colleague colleague);
        }
     
        /// <summary>
        /// 具体的中介者实现
        /// </summary>
        public class ConcreteMediator
        {
            /// <summary>
            /// 持有并维护同事A
            /// </summary>
            private ConcreteColleagueA colleagueA;
     
            /// <summary>
            /// 持有并维护同事B
            /// </summary>
            private ConcreteColleagueB colleagueB;
     
    
            /// <summary>
            /// 设置中介者需要了解并维护的同事A对象
            /// </summary>
            /// <param name="colleague">同事A对象</param>
            public void SetConcreteColleagueA(ConcreteColleagueA colleague)
            {
                colleagueA = colleague;
            }
    
     
            /// <summary>
            /// 设置中介者需要了解并维护的同事B对象
            /// </summary>
            /// <param name="colleague">同事B对象</param>
            public void SetConcreteColleagueB(ConcreteColleagueB colleague)
            {
                colleagueB = colleague;
            }
    
            public void Changed(Colleague colleague)
            {
                //某个同事类发生了变化,通常需要与其他同事交互
                //具体协调相应的同事对象来实现协作行为
            }
    
        }

    三、理解模式

    1.中介者模式的功能

    中介者的功能就是封装对象之间的交互。如果一个对象的操作会引起其他相关对象的变化,而这个对象又不希望自己来处理这些关系,那么就可以去找中介者,让它来处理这些麻烦的关系。

    2.需要Mediator接口吗?

    这一问题,首先得弄清楚接口用来干嘛的?接口是用来“封装隔离”的,Mediator接口用来封装中介者对象,使得中介者对象的客户对象跟具体的中介者实现对象分离开。

    如果只有一个中介者对象,预期中也没打算扩展,那就可以不定义Mediator接口。

    3.同事关系

    在标准的中介者模式中,将使用中介者对象来交互的那些对象称为同事类,这是要求这些类都要继承自相同的类,也就是说它们算是兄弟对象。

    4.同事和中介者的关系

    在模式中,当一个同事对象发生变化时,需要主动通知中介者,让中介者去处理和其他同事对象的相关交互。

    这就导致同事对象与中介对象必须有关系,同事对象需要知道中介对象,以便通知;中介对象需要知道同事对象,一边交互。所有它们的关系是相互依赖的。

    5.如何实现同事和中介者的通信

    一种方式是在Mediator接口中定义一个特殊的通知接口,作为一个通用的方法,让各个同事来调用这个方法。

    另一种就是采用观察者模式,把Mediator实现成为观察者,各个同事对象实现为Subject.这些同事对象发生改变时,就会通知Mediator

    6.广义中介者

    在实际开发中,经常会简化中介者模式,来是开发变得简单,比如有如下的简化。

    l 通常会去掉同事对象的父类,这样可以让任意的对象,只需要有交互,就可以成为同事

    l 通常不定义Mediator接口,把具体的中介者对象实现成为单例

    l 同事对象不再持有中介者,而是在需要的时候直接获取中介者对象并调用;中介者也不再持有同事对象,而是在具体处理方法里面去创建,或获取,或从数据传入需要的同事对象。

    经过这样的简化、变形的情况称为广义中介者。

    7.何时选用中介者模式

    如果一组对象之间的通信方式比较复杂,导致相互依赖,结构混乱,可以采用中介者模式

    如果一个对象引用很多对象,并且跟这些对象交互,导致难以服用该对象

    8.模式本质

    中介者模式的本质在于“封装交互”

    中介者模式的目的,就是封装多个对象的交互,这些交互的多在中介者对象里实现。

    只要是实现封装对象的交互,就可以使用中介者模式,不必拘泥于模式结构。

    9.相关模式

    中介者模式和外观模式

    外观模式多用于封装一个子系统内部的多个模块,目的是向子系统外部提供简单易用的接口。

    中介者模式是提供多个平等的同事对象之间交互关系的封装,一般是用在内部实现上。

    中介者模式和观察者模式

    这两个模式可以组合使用。

    中介者模式可以组合使用观察者模式,来实现当同事对象发生改变时,通知中介对象,让中介对象去进行与其他相关对象的交互。

     最后是一个中介者模式的实例:打开电脑看电影

    比如有如下的交互:

    1.首先光驱读取光盘上的数据,然后告诉主板,它的状态已经改变了。

    2.主板得到光驱的数据,将数据交给CPU进行分析处理。

    3.CPU处理完,将数据分成了视频数据和音频数据,通知主板,已将处理好了。

    4.主板得到数据,将数据交给显卡和声卡进行输出。

    代码示例:

    class Program
        {
            static void Main(string[] args)
            {
                //1.创建中介者——主板对象
                ConcreteMediator mediator = new ConcreteMediator();
    
                //2.创建同事类
                CDDriver cd = new CDDriver(mediator);
                CPU cpu = new CPU(mediator);
                VideoCard videocard = new VideoCard(mediator);
                SoundCard soundcard = new SoundCard(mediator);
                //3.让中介知道所有的同事
                mediator.SetCDDriver(cd);
                mediator.SetCPU(cpu);
                mediator.SetVideoCard(videocard);
                mediator.SetSoundCard(soundcard);
    
                //4.开始看电影
                cd.ReadCD();
    
                Console.Read();
    
            }
        }
    
        #region 同事抽象类
    
        /// <summary>
        /// 同事抽象类
        /// </summary>
        public abstract class Colleague
        {
            //持有中介者对象的引用,因为每个同事类都应该知道中介者对象
            private Mediator mediator;
    
            //构造函数,传入中介者对象
            public Colleague(Mediator mediator)
            {
                this.mediator = mediator;
            }
    
            //得到当前同事类的中介者对象
            public Mediator GetMediator()
            {
                return this.mediator;
            }
        } 
        #endregion
    
        #region 同事具体类
        /// <summary>
        /// 光驱类
        /// </summary>
        public class CDDriver : Colleague
        {
            public CDDriver(Mediator mediator)
                : base(mediator)
            {
    
            }
    
            /// <summary>
            /// 光驱读取出来的数据
            /// </summary>
            private string Data = null;
    
            /// <summary>
            /// 获取光驱读取出来的数据
            /// </summary>
            /// <returns></returns>
            public string GetData()
            {
                return this.Data;
            }
    
            public void ReadCD()
            {
                //逗号前是视频数据,逗号后是声音数据
                this.Data = "这是视频数据,这是声音数据";
    
                //通知主板,自己的状态反生了改变
                this.GetMediator().Change(this);
            }
        }
    
        /// <summary>
        /// CPU类
        /// </summary>
        public class CPU : Colleague
        {
            public CPU(Mediator mediator)
                : base(mediator)
            {
    
            }
    
            /// <summary>
            /// 分解出来的视频数据
            /// </summary>
            private string videioData = null;
    
            /// <summary>
            /// 分解出来的视频数据
            /// </summary>
            private string soundData = null;
    
            /// <summary>
            /// 获取分解出来的视频数据
            /// </summary>
            /// <returns></returns>
            public string GetVideioData()
            {
                return this.videioData;
            }
    
            /// <summary>
            /// 获取分解出来的声音数据
            /// </summary>
            /// <returns></returns>
            public string GetSoundData()
            {
                return this.soundData;
            }
    
            /// <summary>
            /// 处理数据
            /// </summary>
            public void ExecuteData(string data)
            {
                string[] ss = data.Split(',');
                this.videioData = ss[0];
                this.soundData = ss[1];
    
                //通知主板,CPU工作已完成
                this.GetMediator().Change(this);
            }
        }
    
        /// <summary>
        /// 显卡类
        /// </summary>
        public class VideoCard : Colleague
        {
            public VideoCard(Mediator mediator)
                : base(mediator)
            {
    
            }
    
            /// <summary>
            /// 显示视频数据源
            /// </summary>
            public void ShowData(string data)
            {
                Console.WriteLine("您正在看:" + data);
            }
        }
    
        /// <summary>
        /// 声卡类
        /// </summary>
        public class SoundCard : Colleague
        {
            public SoundCard(Mediator mediator)
                : base(mediator)
            {
    
            }
    
            /// <summary>
            /// 显示声音数据源
            /// </summary>
            public void ShowData(string data)
            {
                Console.WriteLine("您正在听:" + data);
            }
        } 
        #endregion
    
        #region 中介者抽象类
    
        /// <summary>
        /// 中介者抽象类
        /// </summary>
        public abstract class Mediator
        {
            public abstract void Change(Colleague colleague);
        } 
        #endregion
    
        #region 中介者具体类
    
        /// <summary>
        /// 中介者具体类
        /// </summary>
        public class ConcreteMediator : Mediator
        {
            private CDDriver cdDriver;
            private CPU cpu;
            private VideoCard video;
            private SoundCard sound;
    
            public void SetCDDriver(CDDriver cdDriver)
            {
                this.cdDriver = cdDriver;
            }
    
            public void SetCPU(CPU cpu)
            {
                this.cpu = cpu;
            }
    
            public void SetVideoCard(VideoCard video)
            {
                this.video = video;
            }
    
            public void SetSoundCard(SoundCard sound)
            {
                this.sound = sound;
            }
    
            public override void Change(Colleague colleague)
            {
                if (colleague == cdDriver)
                {
                    openCDAndReadData((CDDriver)colleague);
                }
                else if (colleague == cpu)
                {
                    OpenCPU((CPU)colleague);
                }
            }
    
            /// <summary>
            /// 打开CD,并读取数据
            /// </summary>
            /// <param name="cs"></param>
            private void openCDAndReadData(CDDriver cs)
            {
                //获取光驱读取的数据
                string data = cdDriver.GetData();
                //把这些数据传递给CPU进行处理
                this.cpu.ExecuteData(data);
            }
    
            /// <summary>
            /// CPU处理
            /// </summary>
            /// <param name="cpu"></param>
            private void OpenCPU(CPU cpu)
            {
                //获取数据
                string videoData = cpu.GetVideioData();
                string soundData = cpu.GetSoundData();
    
                //显示数据
                this.video.ShowData(videoData);
                this.sound.ShowData(soundData);
    
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