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设计模式-中介者模式（Mediator Pattern）

问题引出

在智能家居系统中，各个设备（如闹钟、咖啡机、窗帘、电视等）通过通信协调彼此的工作状态。然而，直接的通信方式会导致设备间耦合度高，维护性差，且扩展性不足。这种复杂的耦合关系使得系统难以扩展和维护。我们需要找到一种更高效的方式来处理这些设备间的通信。

传统解决方法

在传统的智能家居系统中，各个设备通过直接调用彼此的方法来实现状态变化。这意味着：

• 每个设备都需要明确知道其他设备的接口
• 状态传递可能变得混乱
• 增加新设备或改变流程会导致大量的重写工作

然而，这样的设计存在以下问题：

• 当各设备状态多变时，相互调用会过于复杂
• 设备间高度耦合，难以松解耦合
• 消息传递容易混乱
• 增加新设备或改变流程会降低系统的可维护性和扩展性

中介者模式

中介者模式通过引入一个中间对象来封装各个对象之间的交互。这样，各对象无需直接引用对方，减少耦合程度，提高系统的维护性和扩展性。

中介者模式的原理

中介者模式是一个行为模式，其核心思想是将对象间的交互封装在一个中介者对象中。具体表现为：

• 各对象通过中介者对象进行通信
• 中介者对象管理各对象之间的关系
• 中介者模式降低了对象间的耦合度，提高了系统的可维护性和扩展性

中介者模式的实现示例

考虑智能家居系统的设备间通信，使用中介者模式可以通过以下方式实现：

同事接口

package com.atguigu.mediator.smarthouse;public abstract class Colleague {    private Mediator mediator;    public String name;    public Colleague(Mediator mediator, String name) {        this.mediator = mediator;        this.name = name;    }    public Mediator GetMediator() {        return this.mediator;    }    public abstract void SendMessage(int stateChange);}

具体设备实现

各设备实现Colleague接口，通过中介者对象进行通信：

public class Alarm extends Colleague {    public Alarm(Mediator mediator, String name) {        super(mediator, name);        mediator.Register(name, this);    }    public void SendAlarm(int stateChange) {        SendMessage(stateChange);    }    public void SendMessage(int stateChange) {        this.GetMediator().GetMessage(stateChange, this.name);    }}

中介者实现

中介者类定义了设备间的关系，并协调消息传递：

public class ConcreteMediator extends Mediator {    private HashMap
   
     colleagueMap;    private HashMap
    
      interMap;    public ConcreteMediator() {        colleagueMap = new HashMap<>();        interMap = new HashMap<>();    }    public void Register(String colleagueName, Colleague colleague) {        colleagueMap.put(colleagueName, colleague);        if (colleague instanceof Alarm) {            interMap.put("Alarm", colleagueName);        } else if (colleague instanceof CoffeeMachine) {            interMap.put("CoffeeMachine", colleagueName);        } else if (colleague instanceof TV) {            interMap.put("TV", colleagueName);        } else if (colleague instanceof Curtains) {            interMap.put("Curtains", colleagueName);        }    }    public void GetMessage(int stateChange, String colleagueName) {        if (colleagueMap.get(colleagueName) instanceof Alarm) {            if (stateChange == 0) {                String coffeeMachineName = interMap.get("CoffeeMachine");                String tvName = interMap.get("TV");                ((CoffeeMachine) colleagueMap.get(coffeeMachineName)).StartCoffee();                ((TV) colleagueMap.get(tvName)).StartTv();            } else if (stateChange == 1) {                String tvName = interMap.get("TV");                ((TV) colleagueMap.get(tvName)).StopTv();            }        } else if (colleagueMap.get(colleagueName) instanceof CoffeeMachine) {            String curtainsName = interMap.get("Curtains");            ((Curtains) colleagueMap.get(curtainsName)).UpCurtains();        }    }}
    
   

测试用例

客户端测试中介者模式的实现：

public class ClientTest {    public static void main(String[] args) {        Mediator mediator = new ConcreteMediator();        Alarm alarm = new Alarm(mediator, "alarm");        CoffeeMachine coffeeMachine = new CoffeeMachine(mediator, "coffeeMachine");        Curtains curtains = new Curtains(mediator, "curtains");        TV tv = new TV(mediator, "TV");        alarm.SendAlarm(0);        coffeeMachine.FinishCoffee();        alarm.SendAlarm(1);    }}

中介者模式的注意事项和细节

• 多个类相互耦合：使用中介者模式可以将网状耦合结构转化为星型结构，减少耦合度。
• 减少依赖性：符合迪米特原则，减少类间依赖。
• 责任集中：中介者承担了多个对象之间的通信责任，一旦中介者出现问题，整个系统会受到影响。
• 设计复杂性：中介者对象的设计需要特别注意，避免自身复杂化。

总结

中介者模式通过引入中介者对象将设备间的耦合度降低，提高了系统的可维护性和扩展性。在智能家居系统中，中介者模式非常适合处理多个设备间的状态协调问题。通过正确设计中介者类和相互关系，可以实现松耦合的高效通信，提升系统整体性能和用户体验。