引言
一般來說，同事類之間的關系是比較復雜的，多個同事類之間互相關聯時，他們之間的關系會呈現為復雜的網狀結構，這是一種過度耦合的架構，即不利于類的復用，也不穩定。例如在下圖中，有六個同事類對象，假如對象1發生變化，那么將會有4個對象受到影響。如果對象2發生變化，那么將會有5個對象受到影響。也就是說，同事類之間直接關聯的設計是不好的。
如果引入中介者模式，那么同事類之間的關系將變為星型結構，從圖中可以看到，任何一個類的變動，只會影響的類本身，以及中介者，這樣就減小了系統的耦合。一個好的設計，必定不會把所有的對象關系處理邏輯封裝在本類中，而是使用一個專門的類來管理那些不屬于自己的行為。
介紹
中介者模式(Mediator Pattern)：用一個中介對象（中介者）來封裝一系列的對象交互，中介者使各對象不需要顯式地相互引用，從而使其耦合松散，而且可以獨立地改變它們之間的交互。中介者模式又稱為調停者模式，它是一種對象行為型模式。
角色
- Mediator（抽象中介者）：它定義一個接口，該接口用于與各同事對象之間進行通信。
- ConcreteMediator（具體中介者）：它是抽象中介者的子類，通過協調各個同事對象來實現協作行為，它維持了對各個同事對象的引用。
- Colleague（抽象同事類）：它定義各個同事類公有的方法，并聲明了一些抽象方法來供子類實現，同時它維持了一個對抽象中介者類的引用，其子類可以通過該引用來與中介者通信。
- ConcreteColleague（具體同事類）：它是抽象同事類的子類；每一個同事對象在需要和其他同事對象通信時，先與中介者通信，通過中介者來間接完成與其他同事類的通信；在具體同事類中實現了在抽象同事類中聲明的抽象方法。
中介者模式的核心在于中介者類的引入，在中介者模式中，中介者類承擔了兩方面的職責：
- 中轉作用（結構性）：通過中介者提供的中轉作用，各個同事對象就不再需要顯式引用其他同事，當需要和其他同事進行通信時，可通過中介者來實現間接調用。該中轉作用屬于中介者在結構上的支持。
- 協調作用（行為性）：中介者可以更進一步的對同事之間的關系進行封裝，同事可以一致的和中介者進行交互，而不需要指明中介者需要具體怎么做，中介者根據封裝在自身內部的協調邏輯，對同事的請求進行進一步處理，將同事成員之間的關系行為進行分離和封裝。
開發中常見的場景
- MVC模式(Controller 是中介者，根據 View 層的請求來操作 Model 層)
- 窗口游戲程序，窗口軟件開發中窗口對象也是一個中介者對象
- 圖形界面開發GUI中，多個組件之間的交互，可以通過引入一個中介者對象來解決，可以是整體的窗口對象或者DOM對象
- Java.lang.reflect.Method#invoke()
數據庫同步數據案例
我們來實現一個簡化版的數據同步方案，有三種數據庫 Mysql、Redis、Elasticsearch，
- 其中的 Mysql 作為主數據庫，當增加一條數據時需要同步到另外兩個數據庫中；
- Redis 作為緩存數據庫，當增加一條數據時不需要同步到另外另個數據庫；
- 而 Elasticsearch 作為大數據查詢數據庫，有一個統計功能，當增加一條數據時只需要同步到 Mysql，
所以它們之間的關系圖如下所示。
不使用中介者模式的數據同步方案，各數據源維護各自的同步作業
抽象數據庫
public abstract class AbstractDatabase
{
//存儲數據
protected LinkedList<String> datas=new LinkedList<>();
//向自己的數據庫中增加數據的方法
public abstract void addData(String data);
//同步數據的方法--默認空實現
public void DataStore(String data){}
//展示當前數據庫所有數據
public void display()
{
datas.forEach(x->System.out.println(x));
}
}
具體數據庫 Mysql，維護同步到 Redis和Elasticsearch 的同步作業
public class MySql extends AbstractDatabase
{
@Setter
private Elasticsearch elasticsearch;
@Setter
private Redis redis;
//向自己的數據庫增加數據
@Override
public void addData(String data)
{
System.out.println("====向Mysql數據庫增加一條數據====");
System.out.println("增加的數據為:"+data);
System.out.println("=====================================");
datas.add(data);
}
//重寫父類數據同步的方法
@Override
public void DataStore(String data)
{
addData(data);
elasticsearch.addData(data);
redis.addData(data);
}
}
Elasticsearch ，只需要同步到Mysql
public class Elasticsearch extends AbstractDatabase
{
@Setter
private MySql mySql;
//給自己增加數據的方法
@Override
public void addData(String data)
{
System.out.println("====向Elasticsearch數據庫增加一條數據====");
System.out.println("增加的數據為:"+data);
System.out.println("=====================================");
datas.add(data);
}
//重寫父類數據同步的方法
@Override
public void DataStore(String data) {
addData(data);
//數據同步
mySql.addData(data);
}
}
具體數據庫 Redis，不需要同步到其它數據庫
public class Redis extends AbstractDatabase
{
//給自己增加數據的方法
@Override
public void addData(String data)
{
System.out.println("====向Redis數據庫增加一條數據====");
System.out.println("增加的數據為:"+data);
System.out.println("=====================================");
datas.add(data);
}
}
客戶端測試:
public class Client
{
public static void main(String[] args) {
Elasticsearch elasticsearch=new Elasticsearch();
MySql mySql=new MySql();
Redis redis=new Redis();
elasticsearch.setMySql(mySql);
mySql.setElasticsearch(elasticsearch);
mySql.setRedis(redis);
//增加數據
mySql.DataStore("大忽悠");
elasticsearch.DataStore("李窈");
redis.addData("小朋友");
System.out.println("mysql數據庫中的數據如下：");
mySql.display();
System.out.println("elasticsearch數據庫中的數據如下:");
elasticsearch.display();
System.out.println("redis數據庫中數據如下:");
redis.display();
}
}
其實這樣已經實現了我們的需求，但是存在一些問題
- 系統結構復雜且耦合度高。數據源需要維護目標端數據庫的引用，以便完成數據同步
- 組件的可重用性差。由于每一個數據源和目標端之間具有很強的關聯，若沒有目標端的支持，這個組件很難被另一個系統或模塊重用
- 系統的可擴展性差：如果需要增加、修改或刪除其中一個數據庫、將導致多個類的源代碼需要修改，這違反了“開閉原則”，可擴展性和靈活性欠佳。
中介者模式來重構，將數據同步的功能遷移到中介者中，由中介者來管理數據同步作業
抽象中介者:
//抽象中介者
@Data
public abstract class AbstractMediator {
protected MySql mySql;
protected Elasticsearch elasticsearch;
protected Redis redis;
public abstract void sync(String databaseName, String data);
}
首先還是抽象數據庫類（抽象同事類），維護了一個中介者
public abstract class AbstractDatabase
{
public static final String MYSQL="mysql";
public static final String Elasticsearch="elasticsearch";
public static final String REDIS="redis";
//保存一個中介者對象
@Setter
protected AbstractMediator Mediator;
//存儲數據
protected LinkedList<String> datas=new LinkedList<>();
//向自己的數據庫中增加數據的方法
public abstract void addData(String data);
//同步數據的方法--默認空實現
public void DataStore(String data){}
//展示當前數據庫所有數據
public void display()
{
datas.forEach(x->System.out.println(x));
}
}
Mysql 數據庫（具體同事類）
public class MySql extends AbstractDatabase
{
//向自己的數據庫增加數據
@Override
public void addData(String data)
{
System.out.println("====向Mysql數據庫增加一條數據====");
System.out.println("增加的數據為:"+data);
System.out.println("=====================================");
datas.add(data);
}
//重寫父類數據同步的方法
@Override
public void DataStore(String data)
{
addData(data);
//將數據同步到redis和elasticsearch的工作由中介完成
mediator.sync(AbstractDatabase.MYSQL,data);
}
}
Redis 數據庫（具體同事類）
public class Redis extends AbstractDatabase
{
//給自己增加數據的方法
@Override
public void addData(String data)
{
System.out.println("====向Redis數據庫增加一條數據====");
System.out.println("增加的數據為:"+data);
System.out.println("=====================================");
datas.add(data);
}
//重新父類同步數據的方法
@Override
public void DataStore(String data) {
addData(data);
//同步數據的工作交給中介
mediator.sync(AbstractDatabase.REDIS,data);
}
}
Elasticsearch（具體同事類）
public class Elasticsearch extends AbstractDatabase
{
//給自己增加數據的方法
@Override
public void addData(String data)
{
System.out.println("====向Elasticsearch數據庫增加一條數據====");
System.out.println("增加的數據為:"+data);
System.out.println("=====================================");
datas.add(data);
}
//重寫父類數據同步的方法
@Override
public void DataStore(String data) {
addData(data);
//數據同步
mediator.sync(AbstractDatabase.Elasticsearch,data);
}
}
具體中介者:
public class SyncMediator extends AbstractMediator {
@Override
public void sync(String databaseName, String data) {
if (AbstractDatabase.MYSQL.equals(databaseName)) {
// mysql 同步到 redis 和 Elasticsearch
this.redis.addData(data);
this.elasticsearch.addData(data);
} else if (AbstractDatabase.REDIS.equals(databaseName)) {
// redis 緩存同步，不需要同步到其他數據庫
} else if (AbstractDatabase.Elasticsearch.equals(databaseName)) {
// Elasticsearch 同步到 Mysql
this.mySql.addData(data);
}
}
}
測試客戶端
public class Client
{
public static void main(String[] args) {
AbstractMediator mediator=new SyncMediator();
Elasticsearch elasticsearch=new Elasticsearch();
MySql mySql=new MySql();
Redis redis=new Redis();
elasticsearch.setMediator(mediator);
mySql.setMediator(mediator);
redis.setMediator(mediator);
mediator.setMySql(mySql);
mediator.setElasticsearch(elasticsearch);
mediator.setRedis(redis);
//增加數據
mySql.DataStore("大忽悠");
elasticsearch.DataStore("李窈");
redis.DataStore("小朋友");
System.out.println("mysql數據庫中的數據如下：");
mySql.display();
System.out.println("elasticsearch數據庫中的數據如下:");
elasticsearch.display();
System.out.println("redis數據庫中數據如下:");
redis.display();
}
}
小結
主要優點
- 中介者模式簡化了對象之間的交互，它用中介者和同事的一對多交互代替了原來同事之間的多對多交互，一對多關系更容易理解、維護和擴展，將原本難以理解的網狀結構轉換成相對簡單的星型結構。
- 中介者模式可將各同事對象解耦。中介者有利于各同事之間的松耦合，我們可以獨立的改變和復用每一個同事和中介者，增加新的中介者和新的同事類都比較方便，更好地符合 “開閉原則”。
- 可以減少子類生成，中介者將原本分布于多個對象間的行為集中在一起，改變這些行為只需生成新的中介者子類即可，這使各個同事類可被重用，無須對同事類進行擴展。
中介者模式的主要缺點
- 在具體中介者類中包含了大量同事之間的交互細節，可能會導致具體中介者類非常復雜，使得系統難以維護。（也就是把具體同事類之間的交互復雜性集中到了中介者類中，結果中介者成了最復雜的類）
適用場景
- 系統中對象之間存在復雜的引用關系，系統結構混亂且難以理解。
- 一個對象由于引用了其他很多對象并且直接和這些對象通信，導致難以復用該對象。
- 想通過一個中間類來封裝多個類中的行為，而又不想生成太多的子類。可以通過引入中介者類來實現，在中介者中定義對象交互的公共行為，如果需要改變行為則可以增加新的具體中介者類
具體應用
Java Timer 中的中介者模式
敲一個 java.util.Timer 的Demo
兩個任務類
public class MyOneTask extends TimerTask {
private static int num = 0;
@Override
public void run() {
System.out.println("I"m MyOneTask " + ++num);
}
}
public class MyTwoTask extends TimerTask {
private static int num = 1000;
@Override
public void run() {
System.out.println("I"m MyTwoTask " + num--);
}
}
客戶端測試，3秒后開始執行，循環周期為 1秒
public class TimerTest {
public static void main(String[] args) {
// 注意：多線程并行處理定時任務時，Timer運行多個TimeTask時，只要其中之一沒有捕獲拋出的異常，
// 其它任務便會自動終止運行，使用ScheduledExecutorService則沒有這個問題
Timer timer = new Timer();
timer.schedule(new MyOneTask(), 3000, 1000); // 3秒后開始運行，循環周期為 1秒
timer.schedule(new MyTwoTask(), 3000, 1000);
}
}
Timer 的部分關鍵源碼如下
public class Timer {
private final TaskQueue queue = new TaskQueue();
private final TimerThread thread = new TimerThread(queue);
public void schedule(TimerTask task, long delay) {
if (delay < 0)
throw new IllegalArgumentException("Negative delay.");
sched(task, System.currentTimeMillis()+delay, 0);
}
public void schedule(TimerTask task, Date time) {
sched(task, time.getTime(), 0);
}
private void sched(TimerTask task, long time, long period) {
if (time < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal execution time.");
if (Math.abs(period) > (Long.MAX_VALUE >> 1))
period >>= 1;
// 獲取任務隊列的鎖(同一個線程多次獲取這個鎖并不會被阻塞,不同線程獲取時才可能被阻塞)
synchronized(queue) {
// 如果定時調度線程已經終止了,則拋出異常結束
if (!thread.newTasksMayBeScheduled)
throw new IllegalStateException("Timer already cancelled.");
// 再獲取定時任務對象的鎖(為什么還要再加這個鎖呢?想不清)
synchronized(task.lock) {
// 判斷線程的狀態,防止多線程同時調度到一個任務時多次被加入任務隊列
if (task.state != TimerTask.VIRGIN)
throw new IllegalStateException(
"Task already scheduled or cancelled");
// 初始化定時任務的下次執行時間
task.nextExecutionTime = time;
// 重復執行的間隔時間
task.period = period;
// 將定時任務的狀態由TimerTask.VIRGIN(一個定時任務的初始化狀態)設置為TimerTask.SCHEDULED
task.state = TimerTask.SCHEDULED;
}
// 將任務加入任務隊列
queue.add(task);
// 如果當前加入的任務是需要第一個被執行的(也就是他的下一次執行時間離現在最近)
// 則喚醒等待queue的線程(對應到上面提到的queue.wait())
if (queue.getMin() == task)
queue.notify();
}
}
// cancel會等到所有定時任務執行完后立刻終止定時線程
public void cancel() {
synchronized(queue) {
thread.newTasksMayBeScheduled = false;
queue.clear();
queue.notify(); // In case queue was already empty.
}
}
// ...
}
Timer 中在 schedulexxx 方法中通過 TaskQueue 協調各種 TimerTask 定時任務，Timer 是中介者，TimerTask 是抽象同事類，而我們自己寫的任務則是具體同事類
TimerThread 是 Timer 中定時調度線程類的定義，這個類會做為一個線程一直運行來執行 Timer 中任務隊列中的任務。
Timer 這個中介者的功能就是定時調度我們寫的各種任務，將任務添加到 TaskQueue 任務隊列中，給 TimerThread 執行，讓任務與執行線程解耦
參考文章
本篇文章就到這里了，希望能夠給你帶來幫助，也希望您能夠多多關注服務器之家的更多內容！
原文鏈接：https://blog.csdn.net/m0_53157173/article/details/120212092
