C#設計模式(18)——中介者模式（Mediator Pattern）

一、引言

　　在現實生活中，有很多中介者模式的身影，例如QQ游戲平台，聊天室、QQ群和短信平台，這些都是中介者模式在現實生活中的應用，下面就具體分享下我對中介者模式的理解。

二、 中介者模式的介紹

2.1 中介者模式的定義

　　從生活中的例子可以看出，不論是QQ游戲還是QQ群，它們都是充當一個中間平台，QQ用戶可以登錄這個中間平台與其他QQ用戶進行交流，如果沒有這些中間平台，我們如果想與朋友進行聊天的話，可能就需要當面才可以了。電話、短信也同樣是一個中間平台，有了這個中間平台，每個用戶都不要直接依賴與其他用戶，只需要依賴這個中間平台就可以了，一切操作都由中間平台去分發。了解完中介模式在生活中的模型后，下面給出中介模式的正式定義。

　　中介者模式，定義了一個中介對象來封裝一系列對象之間的交互關系。中介者使各個對象之間不需要顯式地相互引用，從而使耦合性降低，而且可以獨立地改變它們之間的交互行為。

2.2 中介者模式的結構

　　從生活中例子自然知道，中介者模式設計兩個具體對象，一個是用戶類，另一個是中介者類，根據針對接口編程原則，則需要把這兩類角色進行抽象，所以中介者模式中就有了4類角色，它們分別是：抽象中介者角色，具體中介者角色、抽象同事類和具體同事類。中介者類是起到協調各個對象的作用，則抽象中介者角色中則需要保存各個對象的引用。有了上面的分析，則就不難理解中介者模式的結構圖了，具體結構圖如下所示：

為什么要使用中介者模式

　　在現實生活中，中介者的存在是不可缺少的，如果沒有了中介者，我們就不能與遠方的朋友進行交流了。而在軟件設計領域，為什么要使用中介者模式呢？如果不使用中介者模式的話，各個同事對象將會相互進行引用，如果每個對象都與多個對象進行交互時，將會形成如下圖所示的網狀結構。

　　從上圖可以發現，如果不使用中介者模式的話，每個對象之間過度耦合，這樣的既不利於類的復用也不利於擴展。如果引入了中介者模式，那么對象之間的關系將變成星型結構，采用中介者模式之后會形成如下圖所示的結構：

　　從上圖可以發現，使用中介者模式之后，任何一個類的變化，只會影響中介者和類本身，不像之前的設計，任何一個類的變化都會引起其關聯所有類的變化。這樣的設計大大減少了系統的耦合度。

2.3 中介者模式的實現

　　介紹完中介者模式的定義和存在的必要性后，下面就以現實生活中打牌的例子來實現下中介者模式。在現實生活中，兩個人打牌，如果某個人贏了都會影響到對方狀態的改變。如果此時不采用中介者模式實現的話，則上面的場景的實現如下所示：

// 抽象牌友類
    public abstract class AbstractCardPartner
    {
        public int MoneyCount { get; set; }

        public AbstractCardPartner()
        {
            MoneyCount = 0;
        }

        public abstract void ChangeCount(int Count, AbstractCardPartner other);
    }

    // 牌友A類
    public class ParterA : AbstractCardPartner
    {
        public override void ChangeCount(int Count, AbstractCardPartner other)
        {
            this.MoneyCount += Count;
            other.MoneyCount -= Count;
        }
    }

    // 牌友B類
    public class ParterB : AbstractCardPartner
    {
        public override void ChangeCount(int Count, AbstractCardPartner other)
        {
            this.MoneyCount += Count;
            other.MoneyCount -= Count;
        }
    }

    class Program
    {
        // A,B兩個人打牌
        static void Main(string[] args)
        {
            AbstractCardPartner A = new ParterA();
            A.MoneyCount = 20;
            AbstractCardPartner B = new ParterB();
            B.MoneyCount = 20;

            // A 贏了則B的錢就減少
            A.ChangeCount(5, B);
            Console.WriteLine("A 現在的錢是：{0}", A.MoneyCount);// 應該是25
            Console.WriteLine("B 現在的錢是：{0}", B.MoneyCount); // 應該是15
            
            // B贏了A的錢也減少
            B.ChangeCount(10, A);
            Console.WriteLine("A 現在的錢是：{0}", A.MoneyCount); // 應該是15
            Console.WriteLine("B 現在的錢是：{0}", B.MoneyCount); // 應該是25
            Console.Read();        
        }
    }

　　上面確實完美解決了上面場景中的問題，並且使用了抽象類使具體牌友A和牌友B都依賴於抽象類，從而降低了同事類之間的耦合度。但是這樣的設計，如果其中牌友A發生變化時，此時就會影響到牌友B的狀態，如果涉及的對象變多的話，這時候某一個牌友的變化將會影響到其他所有相關聯的牌友狀態。例如牌友A算錯了錢，這時候牌友A和牌友B的錢數都不正確了，如果是多個人打牌的話，影響的對象就會更多。這時候就會思考——能不能把算錢的任務交給程序或者算數好的人去計算呢，這時候就有了我們QQ游戲中的歡樂斗地主等牌類游戲了。所以上面的設計，我們還是有進一步完善的方案的，即加入一個中介者對象來協調各個對象之間的關聯，這也就是中介者模式的應用了，具體完善后的實現代碼如下所示：

namespace MediatorPattern
{
    // 抽象牌友類
    public abstract class AbstractCardPartner
    {
        public int MoneyCount { get; set; }

        public AbstractCardPartner()
        {
            MoneyCount = 0;
        }

        public abstract void ChangeCount(int Count, AbstractMediator mediator);
    }

    // 牌友A類
    public class ParterA : AbstractCardPartner
    {
        // 依賴與抽象中介者對象
        public override void ChangeCount(int Count, AbstractMediator mediator)
        {
            mediator.AWin(Count);
        }
    }

    // 牌友B類
    public class ParterB : AbstractCardPartner
    {
        // 依賴與抽象中介者對象
        public override void ChangeCount(int Count, AbstractMediator mediator)
        {
            mediator.BWin(Count);
        }
    }

    // 抽象中介者類
    public abstract class AbstractMediator
    {
        protected AbstractCardPartner A;
        protected AbstractCardPartner B;
        public AbstractMediator(AbstractCardPartner a, AbstractCardPartner b)
        {
            A = a;
            B = b;
        }

        public abstract void AWin(int count);
        public abstract void BWin(int count);
    }

    // 具體中介者類
    public class MediatorPater : AbstractMediator
    {
        public MediatorPater(AbstractCardPartner a, AbstractCardPartner b)
            : base(a, b)
        {
        }

        public override void AWin(int count)
        {
            A.MoneyCount += count;
            B.MoneyCount -= count;
        }

        public override void BWin(int count)
        {
            B.MoneyCount += count;
            A.MoneyCount -= count;
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            AbstractCardPartner A = new ParterA();
            AbstractCardPartner B = new ParterB();
            // 初始錢
            A.MoneyCount = 20;
            B.MoneyCount = 20;

            AbstractMediator mediator = new MediatorPater(A, B);

            // A贏了
            A.ChangeCount(5, mediator);
            Console.WriteLine("A 現在的錢是：{0}", A.MoneyCount);// 應該是25
            Console.WriteLine("B 現在的錢是：{0}", B.MoneyCount); // 應該是15

            // B 贏了
            B.ChangeCount(10, mediator);
            Console.WriteLine("A 現在的錢是：{0}", A.MoneyCount);// 應該是15
            Console.WriteLine("B 現在的錢是：{0}", B.MoneyCount); // 應該是25
            Console.Read();
        }
    }
}

 　　從上面實現代碼可以看出，此時牌友A和牌友B都依賴於抽象的中介者類，這樣如果其中某個牌友類變化只會影響到，只會影響到該變化牌友類本身和中介者類，從而解決前面實現代碼出現的問題，具體的運行結果和前面實現結果一樣，運行結果如下圖所示：

　　在上面的實現代碼中，抽象中介者類保存了兩個抽象牌友類，如果新添加一個牌友類似時，此時就不得不去更改這個抽象中介者類。可以結合觀察者模式來解決這個問題，即抽象中介者對象保存抽象牌友的類別，然后添加Register和UnRegister方法來對該列表進行管理，然后在具體中介者類中修改AWin和BWin方法，遍歷列表，改變自己和其他牌友的錢數。這樣的設計還是存在一個問題——即增加一個新牌友時，此時雖然解決了抽象中介者類不需要修改的問題，但此時還是不得不去修改具體中介者類，即添加CWin方法，我們可以采用狀態模式來解決這個問題，關於狀態模式的介紹將會在下一專題進行分享。

三、中介者模式的適用場景

 　　一般在以下情況下可以考慮使用中介者模式：

• 一組定義良好的對象，現在要進行復雜的相互通信。
• 想通過一個中間類來封裝多個類中的行為，而又不想生成太多的子類。

四、中介者模式的優缺點

　　中介者模式具有以下幾點優點：

• 簡化了對象之間的關系，將系統的各個對象之間的相互關系進行封裝，將各個同事類解耦，使得系統變為松耦合。
• 提供系統的靈活性，使得各個同事對象獨立而易於復用。

　　然而，中介者模式也存在對應的缺點：

• 中介者模式中，中介者角色承擔了較多的責任，所以一旦這個中介者對象出現了問題，整個系統將會受到重大的影響。例如，QQ游戲中計算歡樂豆的程序出錯了，這樣會造成重大的影響。
• 新增加一個同事類時，不得不去修改抽象中介者類和具體中介者類，此時可以使用觀察者模式和狀態模式來解決這個問題。

五、 總結

　　中介者模式，定義了一個中介對象來封裝系列對象之間的交互。中介者使各個對象不需要顯式地相互引用，從而使其耦合性降低，而且可以獨立地改變它們之間的交互。中介者模式一般應用於一組定義良好的對象之間需要進行通信的場合以及想定制一個分布在多個類中的行為，而又不想生成太多的子類的情形下。