设计模式实战 - 中介者模式
0 进销存管理简介
各个公司都有相同的三个环节:采购、销售和库存
- 比如一个软件公司,要开发软件,就需要购买开发环境,如Windows操作系统、数据库产品等,这就是采购
- 开发完产品还要把产品推销出
-
有产品就必然有库存,软件产品也有库存,虽然不需要占用库房空间,但也要占用光盘或硬盘,这也是库存
就来讲讲它的原理和设计,一般的做法都是通过数据库来完成相关产品的管理
进销存示意图
以终端销售商(以服务最终客户为目标的企业,如超市)为例,采购部门要采购IBM的电脑,它根据以下两个要素来决定采购数量。
● 销售情况
销售部门要反馈销售情况,畅销就多采购,滞销就不采购
● 库存情况
即使是畅销产品,库存都有1000台了,每天才卖出去10台,也不需再采购
销售模块是企业的赢利核心,对其他两个模块也有影响:
● 库存情况
库房有货,才能销售
● 督促采购
在特殊情况下,比如一个企业客户要一次性购买100台电脑,库存只有80台,这时需要催促采购部门赶快采购
同样库存管理也对其他两个模块有影响
- 库房是有容积限制的,不可能无限大,所以就有了清仓处理,那就要求采购部门停止采购,同时销售部门进行打折销售
分析来看,这三个模块都有自己的行为,并且与其他模块之间的行为产生关联,类似于我们办公室的同事,大家各干各的活,但是彼此之间还是有交叉的,于是彼此之间就产生紧耦合,也就是一个团队
我们先来实现这个进销存
1 实现进销系统
简单的进销存类图image
Purchase 采购管理
imagePurchase
定义了采购电脑的标准
- 如果销售情况比较好,大于80分,你让我采购多少我就采购多少
- 销售情况不好,你让我采购100台,我就采购50台,对折采购
电脑采购完毕,需要放到库房中,因此要调用库存的方法,增加库存电脑数量。我们继续来看库房Stock类
Stock 库存管理
image- 库房中的货物数量肯定有增减,同时库房还有一个容量显示,达到一定的容量后就要求对一些商品进行折价处理,以腾出更多的空间容纳新产品。于是就有了clearStock方法
- 既然是清仓处理肯定就要折价销售了。于是在Sale类中就有了offSale方法
我们来看Sale源代码
Sale
imageSale类中的getSaleStatus是获得销售情况
记住要把恰当的方法放到恰当的类中,销售情况只有销售人员才能反馈出来,通过百分制的机制衡量销售情况
我们再来看场景类是怎么运行的
Client
image我们在场景类中模拟了三种人员的活动:采购人员采购电脑,销售人员销售电脑,库管员管理库存
运行结果
运行结果也是我们期望的,三个不同类型的参与者完成了各自的活动
你有没有发现这三个类是彼此关联的?每个类都与其他两个类产生了关联关系
迪米特法则
认为“每个类只和友类交流”,这个友类并非越多越好,友类越多,耦合性越大,要想修改一个就得修改一片,这不是OOP所期望的,况且这还是仅三个模块的情况,属于比较简单的一个小项目
我们把进销存扩展一下
扩展后的进销存示意图
这是一个网的结构,别说是编写程序了,就是给人看估计也能让一大批人昏倒!
每个对象都需要和其他几个对象交流,对象越多,每个对象要交流的成本也就越大,只是维护这些对象的交流就能让一大批程序员望而却步!从这方面来说,我们已经发现设计的缺陷了,作为一个SE,发现缺陷就要想办法修改。
网络拓扑有三种类型:总线型、环型、星型
- 星型网络拓扑
image
每个计算机通过交换机和其他计算机进行数据交换,各个计算机之间并没有直接出现交互的情况。这种结构简单,而且稳定,只要中间那个交换机不瘫痪,整个网络就不会发生大的故障。公司和网吧一般都采用星型网络
我们是不是可以把这种星型结构引入到我们的设计中呢?我们先画一个示意图
修改后的进销存示意图
加入了一个中介者
作为三个模块的交流核心,每个模块之间不再相互交流,要交流就通过中介者进行
每个模块只负责自己的业务逻辑,不属于自己的则丢给中介者来处理,简化了各模块之间的耦合关系
修改后的进销存类图
建立两个抽象类AbstractMediator
和AbstractColeague
,每个对象只是与中介者Mediator
产生依赖,与其他对象之间没有直接关系
AbstractMediator
的作用是实现中介者的抽象定义,定义了一个抽象方法execute
抽象中介者
image具体的中介者
image我们可以根据业务的要求产生多个中介者,并划分各中介者的职责
中介者Mediator定义了多个private方法,其目的是处理各个对象之间的依赖关系,就是说把原有一个对象要依赖多个对象的情况移到中介者的private方法中实现。在实际项目中,一般的做法是中介者按照职责进行划分,每个中介者处理一个或多个类似的关联请求。
由于要使用中介者,我们增加了一个抽象同事类,三个具体的实现类分别继承该抽象类
抽象同事类
image采购Purchase类
imagePurchase
简化了很多,也清晰很多,处理自己的职责,与外界有关系的事件处理则交给了中介者来完成再来看Stock类
Stock
image修改后的销售管理
image增加了中介者,场景类也需要小小的改动
修改后的场景类
image在场景类中增加了一个中介者,然后分别传递到三个同事类中,三个类都具有相同的特性:只负责处理自己的活动,与自己无关的活动就丢给中介者处理,程序运行的结果是相同的
从项目设计上来看,加入了中介者,设计结构清晰了很多,而且类间的耦合性大大减少,代码质量也有了很大的提升。
在多个对象依赖的情况下,通过加入中介者角色,取消了多个对象的关联或依赖关系,减少了对象的耦合性
定义
-
Define an object that encapsulates how a set of objects interact.Mediator promotes loose coupling by keeping objects from referring to each other explicitly,and it lets you vary their interaction independently
用一个中介对象封装一系列的对象交互,中介者使各对象不需要显示地相互作用,从而使其耦合松散,而且可以独立地改变它们之间的交互
中介者模式通用类图
● Mediator 抽象中介者角色
定义统一的接口,用于各同事角色之间的通信
● Concrete Mediator 具体中介者角色
通过协调各同事角色实现协作行为,因此它必须依赖于各个同事角色
● Colleague 同事角色
每一个同事角色都知道中介者角色,而且与其他的同事角色通信的时候,一定要通过中介者角色协作
每个同事类的行为分为两种:
- 同事本身的行为
比如改变对象本身的状态,处理自己的行为等,这种行为叫做自发行为(Self-Method),与其他的同事类或中介者没有任何的依赖 - 依赖方法(Dep-Method)
必须依赖中介者才能完成的行为
中介者模式比较简单,其通用源码也比较简单,先看抽象中介者
Mediator类
image只定义了同事类的注入,为什么使用同事实现类注入而不使用抽象类注入呢?
那是因为同事类虽然有抽象,但是没有每个同事类必须要完成的业务方法,当然如果每个同事类都有相同的方法,比如execute、handler等,那当然注入抽象类,做到依赖倒置
具体的中介者一般只有一个,即通用中介者
通用中介者
image中介者所具有的方法
doSomething1
和doSomething2
都是比较复杂的业务逻辑,为同事类服务,其实现是依赖各个同事类来完成的。
抽象同事类
image这个基类也非常简单。一般来说,中介者模式中的抽象都比较简单,是为了建立这个中介而服务的
具体同事类
imageimage
为什么同事类要使用构造函数注入中介者,而中介者使用getter/setter方式注入同事类呢?
这是因为同事类必须有中介者,而中介者却可以只有部分同事类
应用
3.1 优点
减少类间的依赖,把原有的一对多的依赖变成了一对一的依赖,同事类只依赖中介者,减少了依赖,当然同时也降低了类间的耦合。
3.2 缺点
中介者会膨胀得很大,而且逻辑复杂,原本N个对象直接的相互依赖关系转换为中介者和同事类的依赖关系,同事类越多,中介者的逻辑就越复杂。
3.3 中介者模式的使用场景
中介者模式简单,但是简单不代表容易使用,很容易被误用。在面向对象的编程中,对象和对象之间必然会有依赖关系,如果某个类和其他类没有任何相互依赖的关系,那这个类就是一个“孤岛”,在项目中就没有存在的必要了!就像是某个人如果永远独立生活,与任何人都没有关系,那这个人基本上就算是野人了——排除在人类这个定义之外。
类之间的依赖关系是必然存在的,一个类依赖多个类的情况也是存在的,存在即合理,那是否可以说只要有多个依赖关系就考虑使用中介者模式呢?答案是否定的
中介者模式未必能帮你把原本凌乱的逻辑整理得清清楚楚,而且中介者模式也是有缺点的,这个缺点在使用不当时会被放大,比如原本就简单的几个对象依赖关系,如果为了使用模式而加入了中介者,必然导致中介者的逻辑复杂化,因此中介者模式的使用需要“量力而行”!中介者模式适用于多个对象之间紧密耦合的情况,紧密耦合的标准是:在类图中出现了蜘蛛网状结构。在这种情况下一定要考虑使用中介者模式,这有利于把蜘蛛网梳理为星型结构,使原本复杂混乱的关系变得清晰简单
4 实际应用
中介者模式也叫做调停者模式,是什么意思呢?一个对象要和N多个对象交流,就像对象间的战争,很混乱。这时,需要加入一个中心,所有的类都和中心交流,中心说怎么处理就怎么处理,我们举一些在开发和生活中经常会碰到的例子。
● 机场调度中心
大家在每个机场都会看到有一个“××机场调度中心”,它就是具体的中介者,用来调度每一架要降落和起飞的飞机
比如,某架飞机(同事类)飞到机场上空了,就询问调度中心(中介者)“我是否可以降落”以及“降落到哪个跑道”,调度中心(中介者)查看其他飞机(同事类)情况,然后通知飞机降落。如果没有机场调度中心,飞机飞到机场了,飞行员要先看看有没有飞机和自己一起降落的,有没有空跑道,停机位是否具备等情况,这种局面是难以想象的!
● MVC框架
大家都应该使用过SpringMVC,MVC框架,其中的C(Controller)就是一个中介者,叫做前端控制器(Front Controller),它的作用就是把M(Model,业务逻辑)和V(View,视图)隔离开,协调M和V协同工作,把M运行的结果和V代表的视图融合成一个前端可以展示的页面,减少M和V的依赖关系。MVC框架已经成为一个非常流行、成熟的开发框架,这也是中介者模式的优点的一个体现。
● 媒体网关
媒体网关也是一个典型的中介者模式,比如使用MSN时,张三发消息给李四,其过程应该是这样的:张三发送消息,MSN服务器(中介者)接收到消息,查找李四,把消息发送到李四,同时通知张三,消息已经发送。在这里,MSN服务器就是一个中转站,负责协调两个客户端的信息交流,与此相反的就是IPMsg(也叫飞鸽),它没有使用中介者,而直接使用了UDP广播的方式,每个客户端既是客户端也是服务器端。
● 中介服务
现在中介服务非常多,比如租房中介、出国中介,这些也都是中介模式的具体体现,比如你去租房子,如果没有房屋中介,你就必须一个一个小区去找,看看有没有空房子,有没有适合自己的房子,找到房子后还要和房东签合约,自己检查房屋的家具、水电煤等;有了中介后,你就省心多了,找中介,然后安排看房子,看中了,签合约,中介帮你检查房屋家具、水电煤等等。这也是中介模式的实际应用。
5 最佳实践
中介者模式很少用到接口或者抽象类,这与依赖倒置原则是冲突的,这是什么原因呢?
- 首先,既然是同事类而不是兄弟类(有相同的血缘),那就说明这些类之间是协作关系,完成不同的任务,处理不同的业务,所以不能在抽象类或接口中严格定义同事类必须具有的方法(从这点也可以看出继承是高侵入性的)。这是不合适的,就像你我是同事,虽然我们大家都是朝九晚五地上班,但是你跟我干的活肯定不同,不可能抽象出一个父类统一定义同事所必须有的方法。当然,每个同事都要吃饭、上厕所,可以把这些最基本的信息封装到抽象中,但这些最基本的行为或属性是中介者模式要关心的吗?如果两个对象不能提炼出共性,那就不要刻意去追求两者的抽象,抽象只要定义出模式需要的角色即可。当然如果严格遵守面向接口编程的话,则是需要抽象的,这就需要读者在实际开发中灵活掌握
- 其次,在一个项目中,中介者模式可能被多个模块采用,每个中介者所围绕的同事类各不相同,你能抽象出一个具有共性的中介者吗?不可能,一个中介者抽象类一般只有一个实现者,除非中介者逻辑非常复杂,代码量非常大,这时才会出现多个中介者的情况。所以,对于中介者来说,抽象已经没有太多的必要。
中介者模式是一个非常好的封装模式,也是一个很容易被滥用的模式,一个对象依赖几个对象是再正常不过的事情,但是纯理论家就会要求使用中介者模式来封装这种依赖关系,这是非常危险的!使用中介模式就必然会带来中介者的膨胀问题,这在一个项目中是很不恰当的。大家可以在如下的情况下尝试使用中介者模式:
● N个对象之间产生了相互的依赖关系(N>2)。
● 多个对象有依赖关系,但是依赖的行为尚不确定或者有发生改变的可能,在这种情况下一般建议采用中介者模式,降低变更引起的风险扩散。
● 产品开发。一个明显的例子就是MVC框架,把中介者模式应用到产品中,可以提升产品的性能和扩展性,但是对于项目开发就未必,因为项目是以交付投产为目标,而产品则是以稳定、高效、扩展为宗旨。