中介者模式 (Mediator) —— 拒绝乱连线的调度中心
前言
在深入探讨中介者模式之前，想向大家推荐一个非常棒的开源项目：design-patterns-23。这个项目用最现代的技术栈重写了 23 种设计模式，非常适合实战学习，还配套了在线交互演示站，可以边读文章边动手玩。本文的实战案例灵感也来源于此。
1. 模式背景：网状结构 vs 星形结构
在软件开发中，我们经常遇到多个对象之间需要相互通信的情况。
1.1 场景引入：联合国
世界上有 200 多个国家。如果每个国家都和其他国家直接建交、通信：
- 中国 -> 美国
- 中国 -> 日本
- 中国 -> 英国
- ... 这是一个巨大的网状结构（Full Mesh），连接数是 $N \times (N-1) / 2$。关系极其复杂，牵一发而动全身。
为了解决这个问题，成立了联合国（United Nations）。
- 各国只需要派代表常驻联合国。
- 如果中国要传话给美国，可以通过联合国协调。
- 结构变成了星形结构（Star Topology），连接数降为 $N$。
1.2 中介者模式的解决方案
中介者模式引入了一个中介者对象，用来封装一系列对象之间的交互。中介者使各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。
2. 中介者模式定义
中介者模式 (Mediator Pattern)：用一个中介对象来封装一系列的对象交互。中介者使各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。
2.1 核心角色
- Mediator (抽象中介者)：
- 定义了同事对象到中介者对象的接口。
- ConcreteMediator (具体中介者)：
- 实现抽象中介者的方法。
- 它需要知道所有具体的同事类，并从具体同事接收消息，向其他同事发出命令。
- Colleague (抽象同事类)：
- 保存中介者的引用。
- 只知道中介者，不知道其他同事。
- ConcreteColleague (具体同事类)：
- 每个人只知道自己的行为，不知道其他人的情况。
- 当需要和其他人通信时，就找中介者。
2.2 UML 类图结构
mermaid
classDiagram
class Mediator {
<<interface>>
+ send(message, colleague)
}
class ConcreteMediator {
- colleagueA: ConcreteColleagueA
- colleagueB: ConcreteColleagueB
+ setColleagueA(A)
+ setColleagueB(B)
+ send(message, colleague)
}
class Colleague {
<<abstract>>
- mediator: Mediator
+ send(message)
+ receive(message)
}
class ConcreteColleagueA {
+ send(message)
+ receive(message)
}
class ConcreteColleagueB {
+ send(message)
+ receive(message)
}
Mediator <|-- ConcreteMediator
Colleague <|-- ConcreteColleagueA
Colleague <|-- ConcreteColleagueB
ConcreteMediator --> ConcreteColleagueA
ConcreteMediator --> ConcreteColleagueB
Colleague --> Mediator3. 实战案例：智能家居控制中心
在智能家居系统中，各个设备之间往往有复杂的联动关系：
- 闹钟响了 -> 咖啡机开始工作 -> 窗帘拉开。
- 电视打开了 -> 窗帘拉上 -> 灯光调暗。
如果让闹钟直接调用咖啡机，咖啡机直接调用窗帘，耦合度就太高了。我们需要一个智能中枢 (Mediator)。
3.1 Step 1: 抽象中介者
java
public abstract class Mediator {
public abstract void send(String message, Colleague colleague);
}3.2 Step 2: 抽象同事类 (智能设备)
java
public abstract class Colleague {
protected Mediator mediator;
public Colleague(Mediator mediator) {
this.mediator = mediator;
}
// 核心方法：发送指令给中介
public void send(String message) {
mediator.send(message, this);
}
// 核心方法：接收指令
public abstract void receive(String message);
}3.3 Step 3: 具体同事类
闹钟：
java
public class Alarm extends Colleague {
public Alarm(Mediator mediator) { super(mediator); }
@Override
public void receive(String message) {
System.out.println("闹钟收到消息: " + message);
}
public void ring() {
System.out.println("闹钟响了！滴滴滴！");
// 通知中介者，我响了
super.send("alarm_ring");
}
}咖啡机：
java
public class CoffeeMachine extends Colleague {
public CoffeeMachine(Mediator mediator) { super(mediator); }
@Override
public void receive(String message) {
if ("alarm_ring".equals(message)) {
startCoffee();
}
}
public void startCoffee() {
System.out.println("咖啡机开始煮咖啡...");
}
}窗帘：
java
public class Curtains extends Colleague {
public Curtains(Mediator mediator) { super(mediator); }
@Override
public void receive(String message) {
if ("alarm_ring".equals(message)) {
System.out.println("窗帘自动打开，迎接阳光！");
} else if ("tv_on".equals(message)) {
System.out.println("窗帘自动关闭，防止反光！");
}
}
}电视：
java
public class TV extends Colleague {
public TV(Mediator mediator) { super(mediator); }
@Override
public void receive(String message) {
// TV 暂时不关心别人的消息
}
public void turnOn() {
System.out.println("电视打开了");
super.send("tv_on");
}
}3.4 Step 4: 具体中介者 (智能中枢)
java
public class SmartHomeMediator extends Mediator {
private Alarm alarm;
private CoffeeMachine coffeeMachine;
private Curtains curtains;
private TV tv;
// 注入各个设备
public void setAlarm(Alarm alarm) { this.alarm = alarm; }
public void setCoffeeMachine(CoffeeMachine coffeeMachine) { this.coffeeMachine = coffeeMachine; }
public void setCurtains(Curtains curtains) { this.curtains = curtains; }
public void setTv(TV tv) { this.tv = tv; }
@Override
public void send(String message, Colleague colleague) {
// 收到消息后，协调其他设备
if (colleague == alarm) {
// 闹钟响了 -> 煮咖啡、开窗帘
coffeeMachine.receive(message);
curtains.receive(message);
} else if (colleague == tv) {
// 电视开了 -> 关窗帘
curtains.receive(message);
}
}
}3.5 Step 5: 客户端调用
java
public class Client {
public static void main(String[] args) {
// 1. 创建中介者
SmartHomeMediator mediator = new SmartHomeMediator();
// 2. 创建同事（设备），并认识中介者
Alarm alarm = new Alarm(mediator);
CoffeeMachine coffeeMachine = new CoffeeMachine(mediator);
Curtains curtains = new Curtains(mediator);
TV tv = new TV(mediator);
// 3. 中介者认识大家
mediator.setAlarm(alarm);
mediator.setCoffeeMachine(coffeeMachine);
mediator.setCurtains(curtains);
mediator.setTv(tv);
// --- 场景 1：早晨闹钟响了 ---
System.out.println("=== 早晨 ===");
alarm.ring();
// --- 场景 2：晚上看电视 ---
System.out.println("\n=== 晚上 ===");
tv.turnOn();
}
}输出结果：
text
=== 早晨 ===
闹钟响了！滴滴滴！
咖啡机开始煮咖啡...
窗帘自动打开，迎接阳光！
=== 晚上 ===
电视打开了
窗帘自动关闭，防止反光！4. 源码中的中介者模式
4.1 JDK Timer
java.util.Timer 充当了中介者。
TimerTask是同事类。Timer协调各个 Task 的执行时间，Task 之间互不关心。
4.2 Spring MVC DispatcherServlet
MVC 框架中的 Controller (C) 其实就是 Model (M) 和 View (V) 的中介者。 但在 Spring MVC 内部，DispatcherServlet 是更顶层的中介者：
- 它接收 HTTP 请求。
- 调用
HandlerMapping找处理器。 - 调用
HandlerAdapter执行逻辑。 - 调用
ViewResolver解析视图。 - 返回响应。 各个组件互不认识，全靠
DispatcherServlet调度。
5. 中介者模式 vs 外观模式 vs 观察者模式
| 模式 | 结构 | 方向 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 中介者模式 (Mediator) | 星形结构 | 双向 | 协调多个对象之间的交互（同事之间互不通信，全靠中介）。 |
| 外观模式 (Facade) | 树形/层级 | 单向 | 为子系统提供统一入口（上层调用下层，下层不知道上层）。 |
| 观察者模式 (Observer) | 1 对 N | 单向 | 当一个对象变化时，通知所有依赖者（通常是单向通知）。 |
辨析：
- 中介者模式的中介者通常比较“重”，包含很多业务逻辑。
- 观察者模式通常用于状态同步。
- 有时候中介者模式会结合观察者模式来实现（中介者作为 Observer 监听 Colleagues 的事件）。
6. 优缺点与总结
优点
- 减少耦合：将多对多的网状关系简化为一对多的星形关系。
- 集中控制：交互逻辑被集中在同一个地方（中介者），便于管理和修改。
- 复用性：同事类（Colleague）变得很简单，没有任何依赖，非常容易复用。
缺点
- 上帝类 (God Class)：中介者类承担了太多的责任。如果系统很复杂，中介者会变得非常臃肿，难以维护。一旦中介者挂了，整个系统就瘫痪了。
适用场景
- 系统中对象之间存在复杂的引用关系，产生的依赖关系结构混乱且难以复用。
- 想通过一个中间类来封装多个类中的行为，而又不想生成太多的子类。
- MVC 架构：View 和 Model 通常不直接交互，而是通过 Controller 协调。
7. 最佳实践 Tips
- 慎用：不要一看到两个对象交互就用中介者。只有当对象关系复杂成“网状”时才考虑。如果是简单的 A 调用 B，直接调用就好。
- 拆分中介者：如果中介者太大，可以按照业务模块拆分成多个小的中介者。
8. 实验实操
在 design-patterns-web 项目中，我们提供了一个多人聊天室的 Demo 来展示中介者模式。 在这个场景中，聊天室（ChatRoom）充当了中介者，而各个用户（User）则是同事类。
- 消息路由：当你在 User A 的输入框发送消息时，消息并不是直接发给 User B 的，而是发送给 ChatRoom。ChatRoom 接收到消息后，负责将其分发给所有其他用户（如 User B, User C）。
- 解耦效果：用户之间不需要互相持有引用，新加入一个用户只需在 ChatRoom 注册即可，完全符合中介者模式“网状变星形”的设计初衷。 截图建议：打开两个或多个用户窗口（Demo 界面中模拟的），在一个窗口发送消息，截取该消息同时出现在所有用户聊天记录面板的画面，直观展示中介者的广播协调能力。