【Python设计模式23】中介者模式

中介者模式（Mediator Pattern）是一种行为型设计模式，它定义了一个对象（中介者）来封装对象之间的交互。中介者通过调度其他对象之间的通信，避免对象之间的直接引用，从而使得对象之间的耦合松散。中介者模式使得对象之间的交互变得更加灵活和可维护。

中介者模式的结构

中介者模式主要包括以下几个角色：

1. 中介者接口（Mediator）：定义与同事对象（Colleague）通信的接口。
2. 具体中介者（ConcreteMediator）：实现中介者接口，协调各个同事对象之间的交互。
3. 同事对象（Colleague）：各个参与交互的对象，持有对中介者对象的引用，通过中介者与其他同事对象通信。

中介者模式的示例

假设我们有一个聊天室系统，不同的用户通过聊天室发送消息。我们可以使用中介者模式来实现这一需求。

定义中介者接口

from abc import ABC, abstractmethod

class Mediator(ABC):
    @abstractmethod
    def send_message(self, message: str, colleague):
        pass

定义具体中介者

class ChatRoomMediator(Mediator):
    def __init__(self):
        self.colleagues = []

    def add_colleague(self, colleague):
        self.colleagues.append(colleague)

    def send_message(self, message: str, sender):
        for colleague in self.colleagues:
            if colleague != sender:
                colleague.receive_message(message)

定义同事对象

class Colleague(ABC):
    def __init__(self, mediator: Mediator, name: str):
        self.mediator = mediator
        self.name = name

    @abstractmethod
    def send_message(self, message: str):
        pass

    @abstractmethod
    def receive_message(self, message: str):
        pass

class User(Colleague):
    def send_message(self, message: str):
        print(f"{self.name} sends: {message}")
        self.mediator.send_message(message, self)

    def receive_message(self, message: str):
        print(f"{self.name} receives: {message}")

使用中介者模式

def main():
    mediator = ChatRoomMediator()

    user1 = User(mediator, "User1")
    user2 = User(mediator, "User2")
    user3 = User(mediator, "User3")

    mediator.add_colleague(user1)
    mediator.add_colleague(user2)
    mediator.add_colleague(user3)

    user1.send_message("Hello everyone!")
    user2.send_message("Hi User1!")
    user3.send_message("Hey!")

if __name__ == "__main__":
    main()

在这个示例中，Mediator是中介者接口，定义了发送消息的方法。ChatRoomMediator是具体中介者，实现了中介者接口，负责协调用户之间的消息传递。Colleague是同事对象的抽象类，定义了发送和接收消息的方法。User是具体同事对象，实现了发送和接收消息的方法。客户端通过创建中介者和用户对象，使用中介者模式实现聊天室的消息传递。

中介者模式的优缺点

优点

1. 降低耦合：中介者模式通过引入中介者对象，使同事对象之间不再直接引用，降低了对象之间的耦合。
2. 提高灵活性：中介者模式使得对象之间的交互变得更加灵活，可以动态地改变对象之间的交互方式。
3. 集中控制交互：中介者对象集中控制对象之间的交互，使得对象之间的交互逻辑更加清晰和可维护。

缺点

1. 中介者复杂性增加：随着同事对象之间交互的增加，中介者对象可能会变得复杂，难以维护。
2. 可能产生性能瓶颈：由于中介者集中管理所有交互，可能会成为系统的性能瓶颈。

中介者模式的适用场景

1. 复杂对象交互：当系统中对象之间的交互复杂且难以维护时，可以使用中介者模式。
2. 减少类间依赖：当需要减少类之间的依赖关系，降低耦合度时，可以使用中介者模式。
3. 动态改变交互：当需要在运行时动态改变对象之间的交互方式时，可以使用中介者模式。

总结

中介者模式是一种行为型设计模式，通过定义一个中介者对象来封装对象之间的交互，避免对象之间的直接引用，从而降低对象之间的耦合。中介者模式适用于复杂对象交互、减少类间依赖和动态改变交互的场景。合理应用中介者模式，可以提高系统的灵活性和可维护性。理解并掌握中介者模式，有助于在实际开发中构建高效、灵活的系统。