中介者模式（Mediator Pattern）详解

1. 中介者模式概述

1.1 定义

中介者模式是一种行为型设计模式，它通过一个中介对象来封装一系列对象之间的交互。中介者使各个对象不需要显式地相互引用，从而使其耦合松散，而且可以独立地改变它们之间的交互。

1.2 基本思想

中介者模式的核心思想是：

• 将对象间的复杂交互关系转换为星形结构
• 对象之间不再直接通信，而是通过中介者对象协调完成
• 减少了对象间的相互依赖，降低了系统的耦合度

2. 中介者模式的结构

中介者模式包含以下角色：

• 抽象中介者(Mediator)：定义了同事对象到中介者对象的接口
• 具体中介者(ConcreteMediator)：实现抽象中介者的方法，协调各个同事对象来实现协作行为
• 抽象同事类(Colleague)：定义了同事类的接口，保存对中介者对象的引用
• 具体同事类(ConcreteColleague)：实现抽象同事类的方法，每个具体同事类只知道自己的行为，而不了解其他同事类的情况

3. 中介者模式的UML类图

┌───────────────┐         ┌───────────────────┐
│ <<interface>> │         │    Colleague      │
│    Mediator   │◄────────├───────────────────┤
├───────────────┤         │ -mediator:Mediator│
│+notifyColleague()│      │ +setMediator()    │
└───────┬───────┘         │ +send()           ││                 └─────────┬─────────┘│                           ││                           │
┌───────▼───────┐       ┌───────────┴─────────────┐
│ConcreteMediator│       │                         │
├───────────────┤       │                         │
│-colleagues    │       │                         │
│+notifyColleague()│    │                         │
└───────────────┘   ┌───▼───────────┐     ┌───────▼─────────┐│ConcreteColleague1│     │ConcreteColleague2│├─────────────────┤     ├─────────────────┤│+send()          │     │+send()          ││+receive()       │     │+receive()       │└─────────────────┘     └─────────────────┘

4. 中介者模式的工作原理

1. 各个同事对象持有对中介者对象的引用
2. 当一个同事对象需要与其他同事对象交互时，它通过中介者对象发送消息
3. 中介者对象接收到消息后，决定将消息转发给哪些同事对象
4. 其他同事对象接收到中介者对象转发的消息，并作出响应
5. 整个交互过程中，各个同事对象只与中介者对象交互，而不直接与其他同事对象通信

5. Java实现示例

5.1 基本实现示例

下面是一个简单的中介者模式实现示例，模拟用户之间通过聊天室（中介者）进行交流：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;// 抽象中介者
interface ChatMediator {void sendMessage(String message, User user);void addUser(User user);
}// 抽象同事类
abstract class User {protected ChatMediator mediator;protected String name;public User(ChatMediator mediator, String name) {this.mediator = mediator;this.name = name;}public abstract void send(String message);public abstract void receive(String message);
}// 具体中介者
class ChatRoom implements ChatMediator {private List<User> users;public ChatRoom() {this.users = new ArrayList<>();}@Overridepublic void addUser(User user) {this.users.add(user);}@Overridepublic void sendMessage(String message, User user) {// 将消息发送给除了发送者之外的所有用户for (User u : users) {if (u != user) {u.receive(message);}}}
}// 具体同事类
class ChatUser extends User {public ChatUser(ChatMediator mediator, String name) {super(mediator, name);}@Overridepublic void send(String message) {System.out.println(this.name + " 发送消息: " + message);mediator.sendMessage(message, this);}@Overridepublic void receive(String message) {System.out.println(this.name + " 收到消息: " + message);}
}// 客户端代码
public class MediatorPatternDemo {public static void main(String[] args) {ChatMediator chatRoom = new ChatRoom();User user1 = new ChatUser(chatRoom, "张三");User user2 = new ChatUser(chatRoom, "李四");User user3 = new ChatUser(chatRoom, "王五");chatRoom.addUser(user1);chatRoom.addUser(user2);chatRoom.addUser(user3);user1.send("大家好！");System.out.println("---------");user2.send("张三你好！");}
}

5.2 飞机空中交通控制示例

下面是一个模拟飞机着陆控制塔作为中介者协调多架飞机的例子：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;// 抽象中介者
interface AirTrafficControlMediator {void registerFlight(Flight flight);void registerRunway(Runway runway);boolean isRunwayAvailable();void setRunwayStatus(boolean status);void notifyFlightLanded();
}// 抽象同事类
interface Command {void execute();
}// 抽象飞行器
abstract class Flight {protected AirTrafficControlMediator mediator;public Flight(AirTrafficControlMediator mediator) {this.mediator = mediator;}public abstract void land();
}// 机场跑道类
class Runway {private AirTrafficControlMediator mediator;public Runway(AirTrafficControlMediator mediator) {this.mediator = mediator;mediator.registerRunway(this);}public void setStatus(boolean status) {mediator.setRunwayStatus(status);}
}// 具体中介者
class AirTrafficControlTower implements AirTrafficControlMediator {private Flight flight;private Runway runway;private boolean runwayAvailable;public AirTrafficControlTower() {runwayAvailable = true;}@Overridepublic void registerFlight(Flight flight) {this.flight = flight;}@Overridepublic void registerRunway(Runway runway) {this.runway = runway;}@Overridepublic boolean isRunwayAvailable() {return runwayAvailable;}@Overridepublic void setRunwayStatus(boolean status) {runwayAvailable = status;}@Overridepublic void notifyFlightLanded() {System.out.println("跑道现在可用");setRunwayStatus(true);}
}// 具体飞行器：航班
class CommercialFlight extends Flight {private String flightNumber;public CommercialFlight(AirTrafficControlMediator mediator, String flightNumber) {super(mediator);this.flightNumber = flightNumber;mediator.registerFlight(this);}@Overridepublic void land() {if (mediator.isRunwayAvailable()) {System.out.println("商业航班 " + flightNumber + " 成功着陆。");mediator.setRunwayStatus(false);// 模拟飞机着陆后离开跑道new Thread(() -> {try {Thread.sleep(3000); // 假设飞机需要3秒离开跑道mediator.notifyFlightLanded();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();