设计模式 - 行为型 - 中介者模式（Mediator Pattern）

中介者模式（Mediator Pattern）是一种行为型设计模式，通过引入一个中介者对象来封装一组对象之间的交互，从而减少对象间的直接依赖，降低系统复杂度。该模式将对象间的网状通信结构转换为星型结构，使交互逻辑集中管理，提升系统的可维护性和扩展性。以下是系统性解析：

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一、核心定义与设计目标

1. 定义
   中介者模式通过集中式协调机制，让多个对象（称为同事对象）不再直接相互引用，而是通过中介者进行通信。例如，聊天室中的用户不直接互发消息，而是通过聊天服务器中转。其核心思想是**“解耦对象间的复杂交互”**。

2. 设计目标

   • 解耦对象关系：避免同事对象间的直接依赖，降低耦合度。
   • 集中管理交互：将分散的交互逻辑收拢到中介者中，简化对象职责。
   • 动态扩展性：新增同事类或修改交互规则时，无需修改其他对象。

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二、模式结构与角色划分

1. 核心角色

   • 抽象中介者（Mediator）：定义与同事对象通信的接口（如 sendMessage()）。
   • 具体中介者（ConcreteMediator）：实现协调逻辑，维护同事对象引用（如 ChatServer 管理用户列表）。
   • 抽象同事类（Colleague）：声明与中介者交互的方法（如 setMediator()）。
   • 具体同事类（ConcreteColleague）：实现业务逻辑，通过中介者间接与其他同事交互（如 User 发送消息）。

2. UML类图示例

+-------------------+           +-------------------+
|    Mediator        |<|------|>| Colleague         |
| +notify()          |          | +setMediator()    |
+-------------------+           +-------------------+
       ▲                              ▲
       |                              |
+-------------------+          +-------------------+
| ConcreteMediator  |          | ConcreteColleague |
| +notify()         |          | +send()           |
+-------------------+          +-------------------+

3. 交互流程
   • 同事对象将请求发送给中介者，中介者根据逻辑转发给相关同事。
   • 例如：用户A发送消息→中介者接收→判断接收者→转发给用户B。

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三、优缺点分析

优点

1. 松散耦合：同事对象仅依赖中介者，而非彼此。
2. 简化维护：交互逻辑集中管理，避免代码分散。
3. 灵活扩展：新增同事类只需注册到中介者，不影响其他对象。

缺点

1. 中介者复杂度高：中介者类可能成为“上帝对象”，承担过多职责。
2. 性能损耗：中介者集中处理请求，高频场景可能成为瓶颈。

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四、适用场景

1. 复杂交互系统
   • GUI控件交互（如表单验证联动）。
   • 多玩家游戏中的角色通信。
2. 分布式协调
   • 微服务架构中的服务调用协调。
3. 事件驱动架构
   • 消息队列中的事件路由（如订单状态更新通知）。
4. 网状结构优化
   • 将对象间的网状依赖转换为星型结构。

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五、实现示例（Java）

以聊天室为例：

// 1. 抽象中介者
interface ChatMediator {
    void sendMessage(String msg, User user);
    void addUser(User user);
}

// 2. 具体中介者
class ChatServer implements ChatMediator {
    private List<User> users = new ArrayList<>();
    @Override public void addUser(User u) { users.add(u); }
    @Override public void sendMessage(String msg, User sender) {
        users.stream()
            .filter(u -> u != sender)
            .forEach(u -> u.receive(msg));
    }
}

// 3. 抽象同事类
abstract class User {
    protected ChatMediator mediator;
    public User(ChatMediator m) { this.mediator = m; }
    public abstract void send(String msg);
    public abstract void receive(String msg);
}

// 4. 具体同事类
class ChatUser extends User {
    public ChatUser(ChatMediator m) { super(m); }
    @Override public void send(String msg) { mediator.sendMessage(msg, this); }
    @Override public void receive(String msg) { System.out.println("收到消息：" + msg); }
}

// 客户端调用
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ChatMediator server = new ChatServer();
        User alice = new ChatUser(server);
        User bob = new ChatUser(server);
        server.addUser(alice); server.addUser(bob);
        alice.send("你好！");  // Bob收到消息
    }
}

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六、实际应用案例

1. Java Swing事件处理
   • 按钮、文本框等组件通过 ActionListener 中介者协调事件响应。
2. Spring框架中的事件机制
   • ApplicationEventMulticaster 作为中介者，管理事件发布与监听。
3. 航空调度系统
   • 控制塔（中介者）协调航班起降，避免飞机直接通信。

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七、与其他模式的对比

模式	核心差异
观察者模式	观察者模式是分布式的，中介者模式是集中式的
门面模式	门面模式封装子系统接口，中介者模式协调平等对象间的交互
代理模式	代理模式控制对象访问，中介者模式协调对象间通信

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八、总结

中介者模式通过引入协调层，有效解决了对象间复杂交互导致的耦合问题，尤其适用于网状通信结构的系统重构。其核心价值在于将分散的交互逻辑集中化，但需警惕中介者类的职责过载与性能瓶颈。实际开发中，可结合职责链模式分散中介者压力，或利用异步消息队列提升吞吐量。对于需要统一管理对象交互的场景（如GUI、分布式系统），该模式是降低耦合、提升可维护性的理想选择。