基于C++的《Head First设计模式》笔记——中介者模式

一.专栏介绍

本专栏是我学习《head first》设计模式的笔记。这本书中是用Java语言为基础的，我将用C++语言重写一遍，并且详细讲述其中的设计模式，涉及是什么，为什么，怎么做，自己的心得等等。希望阅读者在读完我的这个专题后，也能在开发中灵活且正确的使用，或者在面对面试官时，能够自信地说自己熟悉常用设计模式。

本章将开始**中介者模式（Mediator Pattern）**的学习。

二.中介者模式概念

使用中介者模式来集中相关对象之间复杂的沟通和控制方式。

用一个中介者对象封装一系列对象之间的交互逻辑，让原本相互依赖、直接通信的对象解耦，所有对象只和中介者通信，不再直接引用彼此。

当多个对象之间存在复杂的网状依赖关系 时（比如 A 调用 B、B 调用 C、C 调用 A），代码会变得难以维护、修改和扩展。中介者模式把网状结构 变成星型结构 ：所有对象只对接中介者，中介者统一调度交互。中介者就是那颗星星。

网状图：

星状图：

核心角色：

抽象中介者（Mediator）：定义统一的交互接口，声明对象之间通信的方法；
具体中介者（ConcreteMediator）：实现抽象中介者，持有所有交互对象的引用，处理具体的交互逻辑；
抽象同事类（Colleague）：定义公共方法，持有中介者的引用；
具体同事类（ConcreteColleague）：实现自身业务逻辑，需要交互时，通过中介者通知其他对象。

三.案例与代码

我们实现一个多人聊天室的demo，当聊天室里的用户发送消息时，其他人都会收到。这里的用户就是中介者模式的同事类对象，他们通过中介者类将消息发送给其他人。

代码如下：

mediatorPattern.h:

cpp 复制代码

#pragma once
#include <string>
#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;

class User;

// 中介者抽象类
class Mediator
{
public:
	virtual ~Mediator() = default;
	// 依靠User引用将消息发送给User
	virtual void send(const string& message, User* sender) = 0;
	// 添加User引用
	virtual void addUser(User* nUser) = 0;
};

class User
{
public:
	User(Mediator* m, string n):
		mediator(m), name(n)
	{}
	virtual ~User() = default;
	// 向其他人发送消息，用中介者引用来发送
	virtual void send(const string& message) = 0;
	// 提供给中介者使用，中介者用这个函数将消息发送给自己
	virtual void receive(const string& message) = 0;
protected:
	Mediator* mediator;			// 中介者引用
	string name;				// 用户姓名
};

// 中介者具体类
class ConcreteMediator : public Mediator
{
public:
	void send(const string& message, User* sender) override
	{
		for (const auto& user : users)
		{
			// 不发送给自己（不回显）
			if (user != sender) user->receive(message);
		}
	}
	void addUser(User* nUser)
	{
		users.push_back(nUser);
	}
private:
	vector<User*> users;				// 子类自定义数据结构和提供添加等方法，更灵活
};

class ConcreteUser : public User
{
public:
	ConcreteUser(Mediator* m, string n):
		User(m, n)
	{}
	virtual ~ConcreteUser() = default;
	void send(const string& message) override
	{
		mediator->send(message, this);
	}
	void receive(const string& message)
	{
		cout << name << "收到消息：" << message << endl;
	}
};

代码说明：

这里的用户类是中介者模式概念里的同事类。
用户类和中介者类持有彼此的引用。
中介者类管理用户的数据结构（比如这里的vector）交由具体中介者类定义并实现addUser()虚函数，这样更灵活。
用户类send()方法调用中介者引用的send()方法，仅与中介者"这颗星星"交互，中介者再调用各个用户类的引用的receive()方法让他们接收。

main.cpp:

cpp 复制代码

#include "mediatorPattern.h"

int main()
{
	Mediator* mediator = new ConcreteMediator();

	User* Bob = new ConcreteUser(mediator, "Bob");
	User* Mike = new ConcreteUser(mediator, "Mike");
	User* John = new ConcreteUser(mediator, "John");

	mediator->addUser(Bob);
	mediator->addUser(Mike);
	mediator->addUser(John);

	Bob->send("Hello everyone!");
	cout << endl;
	Mike->send("How do you guys think?");
	cout << endl;
	John->send("Good morning!");

	delete mediator;
	delete Bob;
	delete Mike;
	delete John;

	return 0;
}

运行输出：

每个用户发送的消息都被其他用户收到了！

四.中介者模式的优点

通过将中介者支持的对象从系统解耦，增加了对象的复用性。附和单一职责原则。
通过将控制逻辑集中，简化了系统的维护。集中管理交互规则，修改逻辑只需修改中介者 。附和开闭原则。

五.中介者模式的缺点

中介者模式的一个缺点是，如果设计不当，中介者对象本身会变得过度复杂。

六.中介者模式的用途

多个对象之间存在复杂的相互调用（如GUI组件、聊天室、调度系统）。
想要简化对象之间的依赖关系，提高代码可维护性。
需要集中控制一组对象的交互行为。

七.中介者模式 vs 观察者模式

观察者模式 == 老师上课

老师（主题）一说话，所有学生（观察者）都听到。一对多、自动广播、不需要中间转发。

中介者模式 == 聊天室

所有人（用户）不直接对话，都发给聊天室（中介者），中介者转发。多对多、互相不认识、完全靠中介调度。

八.总结

中介者模式核心：解耦网状依赖，转为星型交互，统一调度；
核心角色：抽象中介者、具体中介者、抽象同事、具体同事；
核心逻辑：对象不直接通信，全部通过中介者转发 / 调度。