Design Patterns Of Mediator And Memento

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Publish Date:   2022-04-24
Update Date:   2022-04-25
Word Count:   2.5k

一、中介者模式

在现实生活中，常常会出现好多对象之间存在复杂的交互关系，这种交互关系常常是“网状结构”，它要求每个对象都必须知道它需要交互的对象。例如，每个人必须记住他（她）所有朋友的电话；而且，朋友中如果有人的电话修改了，他（她）必须让其他所有的朋友一起修改，这叫作“牵一发而动全身”，非常复杂。

如果把这种“网状结构”改为“星形结构”的话，将大大降低它们之间的“耦合性”，这时只要找一个“中介者”就可以了。如前面所说的“每个人必须记住所有朋友电话”的问题，只要在网上建立一个每个朋友都可以访问的“通信录”就解决了。这样的例子还有很多，例如，你刚刚参加工作想租房，可以找“房屋中介”；或者，自己刚刚到一个陌生城市找工作，可以找“人才交流中心”帮忙。

在软件的开发过程中，这样的例子也很多，例如，在 MVC 框架中，控制器（C）就是模型（M）和视图（V）的中介者；还有大家常用的 QQ 聊天程序的“中介者”是 QQ 服务器。所有这些，都可以采用“中介者模式”来实现，它将大大降低对象之间的耦合性，提高系统的灵活性。

1、模式的定义和特点

定义

中介者（Mediator）模式的定义：定义一个中介对象来封装一系列对象之间的交互，使原有对象之间的耦合松散，且可以独立地改变它们之间的交互。中介者模式又叫调停模式，它是迪米特法则的典型应用。

优缺点

中介者模式是一种对象行为型模式，其主要优点如下。

  1. 类之间各司其职，符合迪米特法则。
  2. 降低了对象之间的耦合性，使得对象易于独立地被复用。
  3. 将对象间的一对多关联转变为一对一的关联，提高系统的灵活性，使得系统易于维护和扩展。

主要缺点：

  • 中介者模式将原本多个对象直接的相互依赖变成了中介者和多个同事类的依赖关系。当同事类越多时，中介者就会越臃肿，变得复杂且难以维护。

2、结构和实现

中介者模式实现的关键是找出“中介者”，下面对它的结构和实现进行分析。

模式的结构

中介者模式包含以下主要角色。

  1. 抽象中介者（Mediator）角色：它是中介者的接口，提供了同事对象注册与转发同事对象信息的抽象方法。
  2. 具体中介者（Concrete Mediator）角色：实现中介者接口，定义一个 List 来管理同事对象，协调各个同事角色之间的交互关系，因此它依赖于同事角色。
  3. 抽象同事类（Colleague）角色：定义同事类的接口，保存中介者对象，提供同事对象交互的抽象方法，实现所有相互影响的同事类的公共功能。
  4. 具体同事类（Concrete Colleague）角色：是抽象同事类的实现者，当需要与其他同事对象交互时，由中介者对象负责后续的交互。

3、案例分析

智能家庭管理需求

  • 智能家庭包括各种设备，闹钟、咖啡机、电视机、窗帘等等
  • 主人要看电视时，各个设备可以协同工作，自动完成看电视的各种准备工作，比如流程为：闹钟响起 -> 咖啡机开始做咖啡 -> 窗帘自动放下 -> 电视机开始播放

使用中介者模式 mediator

4、中介者注意事项和细节

注意事项和细节

  1. 多个类相互耦合，会形成网状结构，使用中介者模式将网状结构分离为星状结构，进行解耦
  2. 减少类间依赖，降低了耦合，符合迪米特法则
  3. 中介者承担了较多的责任，一旦中介者出现了问题，整个系统都会收到影响
  4. 如果设计不当，中介者对象本身变得过于复杂，这点在实际使用中，要特别注意

5、模式的扩展

在实际开发中，通常采用以下两种方法来简化中介者模式，使开发变得更简单。

  1. 不定义中介者接口，把具体中介者对象实现成为单例。
  2. 同事对象不持有中介者，而是在需要的时候直接获取中介者对象并调用。

package net.biancheng.c.mediator;

import java.util.*;

public class SimpleMediatorPattern {
    public static void main(String[] args) {
        SimpleColleague c1, c2;
        c1 = new SimpleConcreteColleague1();
        c2 = new SimpleConcreteColleague2();
        c1.send();
        System.out.println("-----------------");
        c2.send();
    }
}

//简单单例中介者
class SimpleMediator {
    private static SimpleMediator smd = new SimpleMediator();
    private List<SimpleColleague> colleagues = new ArrayList<SimpleColleague>();

    private SimpleMediator() {
    }

    public static SimpleMediator getMedium() {
        return (smd);
    }

    public void register(SimpleColleague colleague) {
        if (!colleagues.contains(colleague)) {
            colleagues.add(colleague);
        }
    }

    public void relay(SimpleColleague scl) {
        for (SimpleColleague ob : colleagues) {
            if (!ob.equals(scl)) {
                ((SimpleColleague) ob).receive();
            }
        }
    }
}

//抽象同事类
interface SimpleColleague {
    void receive();

    void send();
}

//具体同事类
class SimpleConcreteColleague1 implements SimpleColleague {
    SimpleConcreteColleague1() {
        SimpleMediator smd = SimpleMediator.getMedium();
        smd.register(this);
    }

    public void receive() {
        System.out.println("具体同事类1：收到请求。");
    }

    public void send() {
        SimpleMediator smd = SimpleMediator.getMedium();
        System.out.println("具体同事类1：发出请求...");
        smd.relay(this); //请中介者转发
    }
}

//具体同事类
class SimpleConcreteColleague2 implements SimpleColleague {
    SimpleConcreteColleague2() {
        SimpleMediator smd = SimpleMediator.getMedium();
        smd.register(this);
    }

    public void receive() {
        System.out.println("具体同事类2：收到请求。");
    }

    public void send() {
        SimpleMediator smd = SimpleMediator.getMedium();
        System.out.println("具体同事类2：发出请求...");
        smd.relay(this); //请中介者转发
    }
}

二、备忘录模式

每个人都有犯错误的时候，都希望有种“后悔药”能弥补自己的过失，让自己重新开始，但现实是残酷的。在计算机应用中，客户同样会常常犯错误，能否提供“后悔药”给他们呢？当然是可以的，而且是有必要的。这个功能由“备忘录模式”来实现。

其实很多应用软件都提供了这项功能，如 Word、记事本、Photoshop、Eclipse 等软件在编辑时按 Ctrl+Z 组合键时能撤销当前操作，使文档恢复到之前的状态；还有在 IE 中的后退键、数据库事务管理中的回滚操作、玩游戏时的中间结果存档功能、数据库与操作系统的备份操作、棋类游戏中的悔棋功能等都属于这类。

备忘录模式能记录一个对象的内部状态，当用户后悔时能撤销当前操作，使数据恢复到它原先的状态。

1、模式的定义与特点

定义

备忘录（Memento）模式的定义：在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态，以便以后当需要时能将该对象恢复到原先保存的状态。该模式又叫快照模式。

优缺点

备忘录模式是一种对象行为型模式，其主要优点如下。

  • 提供了一种可以恢复状态的机制。当用户需要时能够比较方便地将数据恢复到某个历史的状态。
  • 实现了内部状态的封装。除了创建它的发起人之外，其他对象都不能够访问这些状态信息。
  • 简化了发起人类。发起人不需要管理和保存其内部状态的各个备份，所有状态信息都保存在备忘录中，并由管理者进行管理，这符合单一职责原则。

其主要缺点是：

  • 资源消耗大。如果要保存的内部状态信息过多或者特别频繁，将会占用比较大的内存资源。

2、结构和实现

备忘录模式的核心是设计备忘录类以及用于管理备忘录的管理者类，现在我们来学习其结构与实现。

模式的结构

备忘录模式的主要角色如下。

  1. 发起人（Originator）角色：记录当前时刻的内部状态信息，提供创建备忘录和恢复备忘录数据的功能，实现其他业务功能，它可以访问备忘录里的所有信息。
  2. 备忘录（Memento）角色：负责存储发起人的内部状态，在需要的时候提供这些内部状态给发起人。
  3. 管理者（Caretaker）角色：对备忘录进行管理，提供保存与获取备忘录的功能，但其不能对备忘录的内容进行访问与修改。

3、案例分析

游戏角色状态恢复问题：

打败 boss 之后，状态会恢复

  • 例子比较简单，保存一个状态可以使用 list
  • 保存多个状态可以使用 map

4、注意事项和细节

  • 给用户提供了一种可以恢复状态的机制，可以使用户很方便的回到某个历史状态
  • 实现了信息的封装，使得用户不需要关心状态的保存细节
  • 如果类的成员遍历过多，势必会占用比较大的资源，而且每一次保存都会消耗一定的内存，这点需要注意
  • 适用的场景：
  • 为了节约内存，备忘录模式可以和原型模式配合使用

5、模式的扩展

在前面介绍的备忘录模式中，有单状态备份的例子，也有多状态备份的例子。下面介绍备忘录模式如何同 原型模式 混合使用。在备忘录模式中，通过定义“备忘录”来备份“发起人”的信息，而原型模式的 clone() 方法具有自备份功能，所以，如果让发起人实现 Cloneable 接口就有备份自己的功能，这时可以删除备忘录类。

Spring Webflow 中 DefaultMessageContext 类实现了 StateManageableMessageContext 接口，查看其源码可以发现其主要逻辑就相当于给 Message 备份

Author: NaiveKyo
Link: https://naivekyo.github.io/2022/04/24/design-patterns-of-mediator-and-memento/
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