Java设计模式之十 ---- 访问者模式和中介者模式

前言

2018年已经过去,新的一年工作已经开始,继续总结和学习Java设计模式。

在上一篇中我们学习了行为型模式的解释器模式(Interpreter Pattern)和迭代器模式（Iterator Pattern）。本篇则来学习下行为型模式的两个模式，访问者模式(Visitor Pattern)和中介者模式（Mediator Pattern）。

访问者模式

简介

访问者模式（VisitorPattern），顾名思义使用了这个模式后就可以在不修改已有程序结构的前提下，通过添加额外的访问者来完成对已有代码功能的提升，它属于行为模式。访问者模式的目的是封装一些施加于某种数据结构元素之上的操作。一旦这些操作需要修改的话，接受这个操作的数据结构则可以保持不变。
其主要目的是将数据结构与数据操作分离。

访问者模式可以说是设计模式中最难以理解的一个模式，因为相比其它模式而言，它过于”绕“了。但是我们可以通过生活中的一些例子来理解它，比如家里来了客人，客人就是访问者，他可以做一些事情，但是又不能做全部的事情； 又或者说去网吧上网的小明，小明也是访问者，他可以在网吧玩游戏、看视频、听音乐等等，但是不能破坏网吧中的设备等等。按照这么理解，我们大概就可以知道访问者模式主要是做什么了。

访问者模式主要由这五个角色组成，抽象访问者(Visitor)、具体访问者(ConcreteVisitor)、抽象节点(Node)、具体节点(ConcreteNode)和结构对象(ObjectStructure)。

• 抽象访问者(Visitor)角色：声明了一个或者多个方法操作，形成所有的具体访问者角色必须实现的接口。
• 具体访问者(ConcreteVisitor)角色：实现抽象访问者所声明的接口，也就是抽象访问者所声明的各个访问操作。
• 抽象节点(Node)角色：声明一个接受操作，接受一个访问者对象作为一个参数。
• 具体节点(ConcreteNode)角色：实现了抽象节点所规定的接受操作。
• 结构对象(ObjectStructure)角色：有如下的责任，可以遍历结构中的所有元素。

示例图如下:

这里为了方便理解，我们使用一个简单的示例来加以说明。
图书馆有一台电脑，有两个账户，其中一个是管理员的账户，拥有所有权限，但是设置了密码；另一个账户是不需要密码，但是只能玩游戏和看图片。张三和李四先后使用了这台电脑，那么他们就可以当作是访问者。
那么我们便可以根据这里例子来使用访问者模式进行开发，首先定义一个抽象的访问者，拥有玩游戏和看图片的方法；然后再定义一个抽象节点电脑，接受这个请求。
那么这个抽象类的代码如下:

interface Visitor {
   void visit(Games games);
   void visit(Photos photos);
}

interface Computer {
   void accept(Visitor visitor);
}

定义好该抽象类之后，我们需要设计不同的访问者对节点进行不同的处理。并且需要设计具体节点类实现刚刚抽象节点的方法。

那么代码如下:

class ZhangSan implements Visitor {
   @Override
   public void visit(Games games) {
       games.play();
   }

   @Override
   public void visit(Photos photos) {
       photos.watch();
   }
}

class LiSi implements Visitor {
   @Override
   public void visit(Games games) {
       games.play();
   }
   @Override
   public void visit(Photos photos) {
       photos.watch();
   }
}

class Games implements Computer {
   @Override
   public void accept(Visitor visitor) {
       visitor.visit(this);
   }

   public void play() {
       System.out.println("play lol");
   }
}

class Photos implements Computer {
   @Override
   public void accept(Visitor visitor) {
       visitor.visit(this);
   }

   public void watch() {
       System.out.println("watch scenery photo");
   }
}

最后我们还需要定义一个结构对象角色，提供一个的接口并允许该访问者进行访问，它可以对这些角色进行增加、修改或删除等操作和遍历。
代码如下:

class ObjectStructure {

    private List<Computer> computers = new ArrayList<Computer>();

    public void action(Visitor visitor) {
        computers.forEach(c -> {
            c.accept(visitor);
        });
    }
    public void add(Computer computer) {
        computers.add(computer);
    }
}

编写好之后，那么我们来进行测试。
测试代码如下:

public static void main(String[] args) {
       // 创建一个结构对象
       ObjectStructure os = new ObjectStructure();
       // 给结构增加一个节点
       os.add(new Games());
       // 给结构增加一个节点
       os.add(new Photos());
       // 创建一个访问者
       Visitor visitor = new ZhangSan();
       os.action(visitor);

}

输出结果:

play lol
watch scenery photo

访问者模式优点：

扩展性好，可以在不修改对象结构中的元素的情况下，为对象结构中的元素添加新的功能；
符合单一职责原则，通过访问者将无关的行为分离，使职责单一；

访问者模式缺点：

违反了迪米特原则，因为具体元素对访问者公布细节；
违反了依赖倒置原则，依赖了具体类，没有依赖抽象；
对象结构变化困难，若对象结构发生了改变，访问者的接口和访问者的实现也都要发生相应的改变；

使用场景：

对象结构中对象对应的类很少改变，但经常需要在此对象结构上定义新的操作；
需要对一个对象结构中的对象进行很多不同的并且不相关的操作，而需要避免让这些操作"污染"这些对象的类，也不希望在增加新操作时修改这些类。

中介者模式

简介

中介者模式（Mediator Pattern），定义了一个中介对象来封装一系列对象之间的交互关系。中介者使各个对象之间不需要显式地相互引用，从而使耦合性降低，而且可以独立地改变它们之间的交互行为，属于行为型模式。
其主要的目的是用来降低多个对象和类之间的通信复杂性。

简单的来说就是提供一个平台。比如生活中我们经常用到的聊天软件QQ、微信群，或者是上网购物的网站淘宝、京东，又或者是房产中介。但是无论是QQ群，还是房产中介，他们都是充当一个中间平台的作用，我们可以直接通过这个平台得到我们想要的信息，避免了独自获取花费的成本。

中介者模式主要由这四个角色组成， 抽象中介者(Mediator)、具体中介者(ConcreteMediator)、 抽象同事类(Colleague)和具体同事类(ConcreteColleague) 。

• 抽象中介者(Mediator): 定义了同事对象到中介者对象之间的接口。
• 具体中介者(ConcreteMediator): 实现抽象中介者的方法，它需要知道所有的具体同事类，同时需要从具体的同事类那里接收信息，并且向具体的同事类发送信息。
• 抽象同事类(Colleague): 定义了中介者对象的接口，它只知道中介者而不知道其他的同事对象。
• 具体同事类(ConcreteColleague) : 每个具体同事类都只需要知道自己的行为即可，但是他们都需要认识中介者。

示例图如下:

这里为了方便理解，我们使用一个简单的示例来加以说明。
xuwujing创建了一个Java的QQ群，并邀请了很多人进来，其中张三也加进来了，进群之后，大家开始互相打招呼进行交流。。。
那么我们便可以根据这个简单的例子来使用中介者模式进行开发。
首先依旧定义一个抽象的中介者，就是QQ群，可以进行交流；然后再定义一个抽象的同事类，可以谈话。
那么这个抽象类的代码如下:

interface QQqun {
   void exchange(Person person,String message);
}

abstract class Person{
   protected String name;
   protected QQqun qun;
   Person(String name,QQqun qun){
       this.name = name;
       this.qun = qun;
   }
}

定义好该抽象类之后，我们再来定义具体的同事类，也就是xuwujing和张三，可以进行交流。

那么代码如下:

class ZhangSan extends Person{

   ZhangSan(String name, QQqun qun) {
       super(name, qun);
   }

    void exchange(String message){
       qun.exchange(this,message);
   }

    void talk(String message){
       System.out.println(name +"说：" + message);
   }
}

class XuWuJing extends Person{

   XuWuJing(String name, QQqun qun) {
       super(name, qun);
   }

    void exchange(String message){
       qun.exchange(this,message);
   }

    void talk(String message){
       System.out.println(name +"回应：" + message);
   }
}

最后再来定义具体中介者对象，这个QQ群的具体实现。
代码如下:

class JavaQQqun implements QQqun{
    private ZhangSan zs;
    private XuWuJing xwj;

    public ZhangSan getZs() {
        return zs;
    }

    public void setZs(ZhangSan zs) {
        this.zs = zs;
    }

    public XuWuJing getXwj() {
        return xwj;
    }

    public void setXwj(XuWuJing xwj) {
        this.xwj = xwj;
    }

    @Override
    public void exchange(Person person, String message) {
            if(zs.equals(person)){
                zs.talk(message);
            }else if(xwj.equals(person)){
                xwj.talk(message);
            }
    }
}

最后再来进行测试，定义好交流平台以及需要交流的人员。
那么测试代码如下:

public static void main(String[] args) {
    JavaQQqun jq = new JavaQQqun();
       ZhangSan zs = new ZhangSan("张三", jq);
       XuWuJing xwj = new XuWuJing("xuwujing", jq);
       jq.setZs(zs);
       jq.setXwj(xwj);
       zs.talk("大家好！我是张三!");;
       xwj.talk("欢迎你！张三！");

}

输出结果:

张三说：大家好！我是张三
xuwujing回应：欢迎你！张三！

中介者模式优点：

灵活性高，因为将同事类进行了解耦，使其不必有关联性；
降低了类的复杂度，将一对多转化成了一对一；

中介者模式缺点：

中介者使用过多，会使系统变得复杂难以维护；

使用场景：

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。

注意事项：

若不明确各个类的职责，那么就不要进行使用！

和外观模式、代理模式比较

中介者模式和外观模式、代理模式比较类似，但是又有不同。
和外观模式比较，中介者模式中，同事类必须依赖与中介者，中介者也知道同事类；但是外观模式中，子系统是不需要知道外观类的存在，并且子系统是可以脱离外观模式的。
和代理模式，代理模式的核心就是代理作用，主要还是对原先的类进行扩展或增加控制，比如进行权限控制；而中介者模式主要目的是为了减少对象之前的耦合，也就是同事类直接相互独立，互不影响。