C设计模式第十七篇中介者模式Mediator
目录
【C++设计模式】第十七篇：中介者模式（Mediator）
注意：复现代码时，确保 VS2022 使用 C++17/20 标准以支持现代特性。
集中式交互调度中心
1. 模式定义与用途
核心思想
中介者模式 ：通过 中介者对象 集中管理多个对象间的交互，使其 无需直接引用彼此 ，从而降低耦合度。
关键用途 ：
1. 解耦对象间依赖 ：避免对象间形成复杂的网状引用关系。
2. 集中控制交互逻辑 ：统一管理消息路由、权限校验等公共逻辑。
经典场景
- 聊天室（用户发送消息由聊天室中转）。
- 飞机与塔台通信（所有通信通过塔台调度）。
- GUI组件交互（按钮点击触发面板显示，通过中介者协调）。
2. 模式结构解析
UML类图
+---------------------+ +---------------------+
| Mediator | | Colleague |
+---------------------+ +---------------------+
| + notify(sender, msg)|<|---------| - mediator: Mediator |
+---------------------+ +---------------------+
^ ^
| |
+-------+-------+ +---------+---------+
| | | |
+---------------------+ +--------------------+ +--------------------+
| ConcreteMediator | | ConcreteColleagueA | | ConcreteColleagueB |
+---------------------+ +--------------------+ +--------------------+
| + notify() | | + send() | | + send() |
+---------------------+ +--------------------+ +--------------------+ 角色说明
Mediator：中介者接口，定义对象间通信的方法（如notify）。ConcreteMediator：具体中介者，实现协调逻辑（如消息转发）。Colleague：同事类接口，持有中介者引用，并通过中介者通信。ConcreteColleague：具体同事类，触发事件并通知中介者。
3. 现代C++实现示例
场景：聊天室消息中转
步骤1：定义中介者与同事接口
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <memory>
class User;
// 中介者接口
class ChatMediator {
public:
virtual ~ChatMediator() = default;
virtual void broadcast(const std::string& msg, const User* sender) = 0;
};
// 同事类接口
class User {
public:
User(const std::string& name, ChatMediator* mediator)
: name_(name), mediator_(mediator) {}
virtual ~User() = default;
void send(const std::string& msg) {
std::cout << name_ << " 发送消息: " << msg << "\n";
mediator_->broadcast(msg, this);
}
virtual void receive(const std::string& msg) {
std::cout << name_ << " 收到消息: " << msg << "\n";
}
protected:
std::string name_;
ChatMediator* mediator_;
};
步骤2：实现具体中介者
class ChatRoom : public ChatMediator {
public:
void addUser(std::shared_ptr<User> user) {
users_.push_back(user);
}
void broadcast(const std::string& msg, const User* sender) override {
for (auto& user : users_) {
if (user.get() != sender) { // 不将消息发送给自己
user->receive(msg);
}
}
}
private:
std::vector<std::shared_ptr<User>> users_;
};
步骤3：实现具体同事类（用户）
class ChatUser : public User {
public:
using User::User;
void receive(const std::string& msg) override {
std::cout << "[私信] ";
User::receive(msg);
}
};
步骤4：客户端代码
int main() {
auto chatRoom = std::make_shared<ChatRoom>();
auto alice = std::make_shared<ChatUser>("Alice", chatRoom.get());
auto bob = std::make_shared<ChatUser>("Bob", chatRoom.get());
chatRoom->addUser(alice);
chatRoom->addUser(bob);
alice->send("大家好！");
bob->send("欢迎Alice！");
}
/* 输出：
Alice 发送消息: 大家好！
[私信] Bob 收到消息: 大家好！
Bob 发送消息: 欢迎Alice！
[私信] Alice 收到消息: 欢迎Alice！
*/
4. 应用场景示例
场景1：GUI组件交互（按钮与面板）
class Button;
class Panel;
class GUIMediator {
public:
virtual void buttonClicked(Button* btn) = 0;
};
class Button {
public:
Button(GUIMediator* mediator) : mediator_(mediator) {}
void click() { mediator_->buttonClicked(this); }
private:
GUIMediator* mediator_;
};
class Panel : public GUIMediator {
public:
void buttonClicked(Button* btn) override {
std::cout << "面板刷新显示\n";
}
};
场景2：航班调度系统
class Airplane;
class ControlTower : public Mediator {
public:
void requestLanding(Airplane* plane) {
std::cout << "塔台允许 " << plane->getId() << " 降落\n";
}
};
class Airplane {
public:
Airplane(const std::string& id, ControlTower* tower)
: id_(id), tower_(tower) {}
void land() { tower_->requestLanding(this); }
const std::string& getId() const { return id_; }
private:
std::string id_;
ControlTower* tower_;
};
5. 优缺点分析
| 优点 | 缺点 |
|---|---|
| 减少对象间直接依赖，简化系统结构 | 中介者类可能变得臃肿（需处理所有交互） |
| 新增同事类无需修改现有代码 | 中介者可能成为单点故障 |
| 集中管理交互逻辑（如权限、日志） | 过度使用会掩盖对象间自然关系 |
6. 调试与优化策略
调试技巧（VS2022）
1. 跟踪消息路由：
- 在
broadcast()方法内设置断点，观察消息是否被正确转发。
2. 验证同事类状态：
- 使用 内存窗口 检查
User对象的mediator_指针是否指向有效中介者。
性能优化
1.异步消息处理：
#include <future>
void ChatRoom::broadcast(const std::string& msg, const User* sender) {
std::async(std::launch::async, [=] {
for (auto& user : users_) {
if (user.get() != sender) {
user->receive(msg);
}
}
});
}
2. 职责拆分：
- 将不同交互类型（如日志、权限）拆分到多个中介者子类中。