【设计模式】——中介者模式（Mediator Pattern）

Mediator（抽象中介者）：定义了一个接口，用于与各个同事对象通信，并管理各个同事对象之间的关系。通常包含一些用于处理各种交互事件的方法。
ConcreteMediator（具体中介者）：实现了中介者接口，负责实现各个同事对象之间的通信逻辑。它通常会维护一个对各个同事对象的引用，并协调它们的交互。
Colleague（抽象同事类）：定义了一个接口，用于与中介者进行通信。通常包含一个发送消息的方法和一个接收消息的方法。
ConcreteColleague（具体同事类）：实现了同事对象接口，是真正参与到交互中的对象。它将自己的消息发送给中介者，由中介者转发给其他同事对象。

UML图

应用场景

中介者模式适用于以下场景：

对象间存在复杂的网状结构关系：当系统中多个类相互耦合，形成网状结构时，使用中介者模式可以将这种网状结构转换为星形结构，从而降低系统复杂度。
需要改变对象间的交互方式：如果系统中对象之间的交互方式经常变化，使用中介者模式可以封装这些交互逻辑，使得对象之间的交互更加灵活。
多人协作或通信：如聊天室、多人游戏等场景，中介者模式可以简化对象之间的通信过程。

二、中介者模式的优点与缺点

优点

降低复杂度：将多个对象间的一对多关系转换为一对一关系，降低了程序的复杂程度。
解耦：实现了类之间的解耦操作，对象之间不再需要相互引用，只需通过中介者进行交互。
提高可复用性：由于对象之间的交互被封装在中介者中，因此可以独立地改变对象之间的交互方式，而不需要修改对象本身的代码。
符合迪米特原则：对象只需知道中介者，不需要知道其他对象，降低了系统的耦合度。

缺点

中介者复杂性：当系统中对象数量较多时，中介者可能会变得庞大和复杂，难以维护。
中介者成为系统瓶颈：如果中介者出现问题，可能会影响到整个系统的正常运行。
过度使用：在不需要中介者模式的情况下使用中介者模式，可能会增加系统的复杂性。

三、C++实现中介者模式

1. 定义中介者接口

首先，我们定义一个中介者接口，该接口包含用于通信的方法。

#include <string>  
#include <vector>  
#include <iostream>

class Colleague; // 前置声明  

// 中介者接口
class Mediator {
public:
    virtual ~Mediator() {}
    virtual void Notify(Colleague* colleague, const std::string& message) = 0;
};

2. 定义具体中介者

接下来，我们实现一个具体的中介者类，该类将负责协调同事对象之间的交互。

// 具体中介者
class ConcreteMediator : public Mediator {
private:
    std::vector<Colleague*> colleagues;

public:
    void Register(Colleague* colleague) {
        colleagues.push_back(colleague);
    }

    void Notify(Colleague* sender, const std::string& message) override {
        for (auto colleague : colleagues) {
            if (colleague != sender) {
                colleague->Receive(message);
            }
        }
    }
};

3. 定义同事接口及具体实现

然后，我们定义同事类的接口和具体实现。

// 同事接口及具体实现
class Colleague {
protected:
    Mediator* mediator;

public:
    Colleague(Mediator* mediator) : mediator(mediator) {}

    virtual ~Colleague() {}

    virtual void Send(const std::string& message) = 0;
    virtual void Receive(const std::string& message) = 0;
};

class ConcreteColleague : public Colleague {
private:
    std::string name;

public:
    ConcreteColleague(Mediator* mediator, const std::string& name) : Colleague(mediator), name(name) {}

    void Send(const std::string& message) override {
        mediator->Notify(this, message);
    }

    void Receive(const std::string& message) override {
        std::cout << name << " received: " << message << std::endl;
    }
};

4. 客户端代码

最后，我们编写客户端代码来演示中介者模式的使用。


int main() {
    ConcreteMediator mediator;

    ConcreteColleague alice(&mediator, "Alice");
    ConcreteColleague bob(&mediator, "Bob");
    ConcreteColleague charlie(&mediator, "Charlie");

    mediator.Register(&alice);
    mediator.Register(&bob);
    mediator.Register(&charlie);

    alice.Send("Hello, everyone!");

    return 0;
}

5. 输出结果

因为 alice 发送了消息，而 bob 和 charlie 接收到了这条消息（alice 自己不会接收自己发送的消息）。

Bob received: Hello, everyone!  
Charlie received: Hello, everyone!

四、总结

中介者模式是一种非常有用的设计模式，它通过引入中介者来降低对象之间的耦合度，使得对象之间的交互更加灵活和可扩展。在C++中实现中介者模式时，需要注意中介者的职责不应过重，以避免造成系统复杂度的增加。同时，中介者模式也适用于多种应用场景，如事件处理系统、聊天室或消息传递系统等。通过合理地应用中介者模式，可以提高软件系统的可维护性和可扩展性。