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《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

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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);
}
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  具體調停者類

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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
         */
    }

}
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  抽象同事類

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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;
    }
    
}
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  具體同事類

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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);
    }
}
複製程式碼 複製程式碼
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);
    }
}
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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

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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;
    }
}
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  同事類——光碟機

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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);
    }
}
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  同事類——CPU

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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);
    }
    
}
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  同事類——顯示卡

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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);
    }
}
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  同事類——音效卡

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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);
    }
}
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  抽象調停者類

複製程式碼
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);
}
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  具體調停者類

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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);
    }
}
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  客戶端類

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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();
        
    }

}
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  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。