中介者设计模式在 Java 中的应用

1.1. 概述

在本文中，我们将了解 中介者模式（Mediator Pattern），它是 GoF（Gang of Four）提出的 23 种行为型设计模式之一。我们会解释它的设计初衷以及适用场景。

当然，也会通过一个实际的 Java 示例来演示其用法，帮助理解。

1.2. 中介者模式简介

在面向对象编程中，我们应始终追求 组件之间低耦合、高可复用性 的设计目标。这种设计方式使代码更易于维护和测试。

但在实际开发中，经常遇到多个对象之间高度依赖的复杂场景。这时，中介者模式就派上用场了。

中介者模式的核心思想是：通过引入一个中介对象来封装一组对象之间的交互逻辑，从而减少对象之间的直接依赖。所有对象之间的通信都通过中介者进行，而不是彼此直接调用。

这样做的好处是：

✅ 显著降低对象之间的耦合度
✅ 提高组件复用性
✅ 更容易维护和扩展系统逻辑

1.3. UML 结构图解析

下面是中介者模式的 UML 类图：

mediator

图中涉及以下角色：

Mediator：定义同事类之间通信的接口
Colleague：抽象类，持有对 Mediator 的引用
ConcreteMediator：实现具体的交互逻辑
ConcreteColleague1 & ConcreteColleague2：具体同事类，仅通过 Mediator 通信

关键点在于：同事类之间不直接通信，所有交互逻辑都由 Mediator 处理

这样设计带来的好处是：

同事类可以被轻松复用
修改交互逻辑只需改动 Mediator，无需修改同事类

1.4. Java 实现示例

1.4.1. 问题场景

假设我们要实现一个简单的冷却系统，包含以下组件：

Button：按下按钮控制风扇开关
Fan：风扇，需要先通电才能启动
PowerSupplier：电源，负责供电

原始实现如下：

public class Button {
    private Fan fan;

    // constructor, getters and setters

    public void press(){
        if(fan.isOn()){
            fan.turnOff();
        } else {
            fan.turnOn();
        }
    }
}

public class Fan {
    private Button button;
    private PowerSupplier powerSupplier;
    private boolean isOn = false;

    // constructor, getters and setters

    public void turnOn() {
        powerSupplier.turnOn();
        isOn = true;
    }

    public void turnOff() {
        isOn = false;
        powerSupplier.turnOff();
    }
}

public class PowerSupplier {
    public void turnOn() {
        // implementation
    }

    public void turnOff() {
        // implementation
    }
}

测试代码：

@Test
public void givenTurnedOffFan_whenPressingButtonTwice_fanShouldTurnOnAndOff() {
    assertFalse(fan.isOn());

    button.press();
    assertTrue(fan.isOn());

    button.press();
    assertFalse(fan.isOn());
}

虽然功能正常，但可以看出 Button、Fan 和 PowerSupplier 之间耦合严重，不利于复用和扩展。

1.4.2. 引入中介者模式

我们引入一个中介者类来解耦：

public class Mediator {
    private Button button;
    private Fan fan;
    private PowerSupplier powerSupplier;

    // constructor, getters and setters

    public void press() {
        if (fan.isOn()) {
            fan.turnOff();
        } else {
            fan.turnOn();
        }
    }

    public void start() {
        powerSupplier.turnOn();
    }

    public void stop() {
        powerSupplier.turnOff();
    }
}

修改其他类：

public class Button {
    private Mediator mediator;

    // constructor, getters and setters

    public void press() {
        mediator.press();
    }
}

public class Fan {
    private Mediator mediator;
    private boolean isOn = false;

    // constructor, getters and setters

    public void turnOn() {
        mediator.start();
        isOn = true;
    }

    public void turnOff() {
        isOn = false;
        mediator.stop();
    }
}

测试代码不变，仍然能正常运行：

@Test
public void givenTurnedOffFan_whenPressingButtonTwice_fanShouldTurnOnAndOff() {
    assertFalse(fan.isOn());
 
    button.press();
    assertTrue(fan.isOn());
 
    button.press();
    assertFalse(fan.isOn());
}

✅ 现在：

Button、Fan、PowerSupplier 之间不再直接通信
所有交互都通过 Mediator 完成
新增电源逻辑只需修改 Mediator，不影响其他类

1.5. 适用场景

中介者模式适用于以下情况：

系统中多个对象之间存在复杂依赖关系，难以维护
对象之间的交互逻辑集中化更有利于管理
想要遵循 单一职责原则 和 开闭原则

⚠️ 注意：如果对象之间耦合是因为设计不合理造成的，那应该优先重构类结构，而不是盲目使用中介者模式。

使用中介者模式前，应结合具体业务场景评估其适用性。

1.6. 小结

中介者模式通过引入一个中介对象来集中处理对象之间的交互逻辑，从而达到解耦、提升可维护性和扩展性的目的。

它适用于对象间交互复杂、关系多变的场景。但需要注意，它并不是解决所有耦合问题的“万能钥匙”，应结合具体场景合理使用。

完整代码可在 GitHub 上找到。

Persistence

REST

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