前言：
中介者模式是一种行为型设计模式，其核心思想是通过引入一个中介者对象来封装一组对象之间的交互。这种模式可以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维护。
在现实世界中，我们经常会遇到需要协调多个对象之间交互的场景，例如聊天室中的用户之间的消息交互、飞机调度系统中飞机之间的航线调度等。这些场景中，如果对象之间的交互过于复杂，直接的交互方式可能会导致系统难以维护和扩展。而中介者模式的出现正是为了解决这些问题。
通过中介者模式，我们可以将对象之间的交互逻辑集中到中介者对象中，从而降低对象之间的直接依赖关系。这样一来，当系统需要进行修改或扩展时，只需要修改中介者对象而不影响其他对象，使得系统更加灵活和可维护。
总的来说，中介者模式可以帮助我们简化对象之间的交互，降低系统的复杂度，提高系统的可维护性和可扩展性。在实际开发中，合理地运用中介者模式可以使系统更加健壮和灵活。
一、原理及C++示例代码：
中介者模式是一种行为设计模式，它允许对象之间通过一个中介者对象进行通信，而不是直接相互引用。这可以减少对象之间的耦合性，并且使得对象之间的通信更加灵活。
在中介者模式中，中介者对象通常包含了对象之间通信所需的逻辑，并且可以处理对象之间的交互。对象之间的通信通常是通过中介者对象进行的，而不是直接相互引用。
下面是一个简单的C++示例代码，演示了中介者模式的实现：
#include
#include
class Mediator;
class Colleague {
public:
virtual void sendMessage(const std::string& message) = 0;
virtual void receiveMessage(const std::string& message) = 0;
virtual void setMediator(Mediator* mediator) = 0;
};
class ConcreteColleague : public Colleague {
public:
void sendMessage(const std::string& message) override {
mediator_->sendMessage(message, this);
}
void receiveMessage(const std::string& message) override {
std::cout << "Received message: " << message << std::endl;
}
void setMediator(Mediator* mediator) override {
mediator_ = mediator;
}
private:
Mediator* mediator_;
};
class Mediator {
public:
void addColleague(Colleague* colleague) {
colleagues_.push_back(colleague);
}
void sendMessage(const std::string& message, Colleague* sender) {
for (auto colleague : colleagues_) {
if (colleague != sender) {
colleague->receiveMessage(message);
}
}
}
private:
std::vector
};
int main() {
Mediator mediator;
ConcreteColleague colleague1;
ConcreteColleague colleague2;
colleague1.setMediator(&mediator);
colleague2.setMediator(&mediator);
mediator.addColleague(&colleague1);
mediator.addColleague(&colleague2);
colleague1.sendMessage("Hello, colleague2!");
colleague2.sendMessage("Hi, colleague1!");
return 0;
}
在上面的示例中，Colleague 是同事类的抽象基类，ConcreteColleague 是具体的同事类，Mediator 是中介者类。同事类通过中介者对象进行通信，而不是直接相互引用。这样可以减少对象之间的耦合性，并且使得对象之间的通信更加灵活。
二、结构图
中介者模式的结构图包括以下几个要素：
Mediator（中介者）：中介者是一个接口或抽象类，它定义了同事对象之间通信的方法。 ConcreteMediator（具体中介者）：具体中介者是中介者的实现类，它包含了同事对象之间通信的具体逻辑。 Colleague（同事）：同事是指需要进行通信的对象，它们通过中介者进行通信而不是直接相互引用。 ConcreteColleague（具体同事）：具体同事是同事的实现类，它实现了同事接口，并且包含了需要与其他同事对象进行通信的具体逻辑。
下面是中介者模式的结构图示例：
+-----------------+ +-----------------+
| Colleague | | Colleague |
+-----------------+ +-----------------+
/|\ /|\
| |
| |
| |
+---------------------+ +---------------------+
| ConcreteColleague | | ConcreteColleague |
+---------------------+ +---------------------+
| |
| |
| |
+-----------------+ +-----------------+
| Mediator | | Mediator |
+-----------------+ +-----------------+
/|\ /|\
| |
| |
| |
+-----------------+ +-----------------+
| ConcreteMediator| | ConcreteMediator|
+-----------------+ +-----------------+
在上面的结构图中，Colleague 表示同事的接口或抽象类，ConcreteColleague 表示具体的同事类；Mediator 表示中介者的接口或抽象类，ConcreteMediator 表示具体的中介者类。同事对象通过中介者对象进行通信，而不是直接相互引用，这样可以减少对象之间的耦合性。
三、使用场景
中介者模式通常适用于以下场景：
当一个系统中对象之间的交互比较复杂，导致对象之间的耦合度较高时，可以考虑使用中介者模式来简化对象之间的通信。 当一个对象需要与多个其他对象进行通信，但是直接与这些对象进行交互会导致系统过于复杂时，可以使用中介者模式来集中管理对象之间的通信。 当对象之间的交互需要进行扩展和修改时，中介者模式可以使得修改和扩展更加灵活，因为所有的通信逻辑都集中在中介者中。 当对象之间的通信导致循环依赖或者大量的逻辑交织在一起时，可以使用中介者模式来简化对象之间的关系，减少耦合度。 在图形界面应用程序中，中介者模式常常用于管理界面元素之间的交互，例如按钮、文本框、下拉框等组件之间的通信。
总之，中介者模式适用于需要简化对象之间通信关系、降低耦合度、集中管理对象交互逻辑的情况。
具体场景代码：
假设有一个简单的聊天室程序，其中多个用户（Colleague）可以通过中介者（Mediator）进行消息的发送和接收。
#include
#include
#include
class Mediator;
// 抽象同事类
class Colleague {
public:
virtual void sendMessage(const std::string& message) = 0;
virtual void receiveMessage(const std::string& message) = 0;
virtual void setMediator(Mediator* mediator) = 0;
};
// 具体同事类
class ConcreteColleague : public Colleague {
public:
ConcreteColleague(const std::string& name) : name(name), mediator(nullptr) {}
void sendMessage(const std::string& message) override {
mediator->sendMessage(this, message);
}
void receiveMessage(const std::string& message) override {
std::cout << name << " received: " << message << std::endl;
}
void setMediator(Mediator* mediator) override {
this->mediator = mediator;
}
private:
std::string name;
Mediator* mediator;
};
// 抽象中介者类
class Mediator {
public:
virtual void sendMessage(Colleague* colleague, const std::string& message) = 0;
virtual void addColleague(Colleague* colleague) = 0;
};
// 具体中介者类
class ConcreteMediator : public Mediator {
public:
void sendMessage(Colleague* colleague, const std::string& message) override {
for (auto c : colleagues) {
if (c != colleague) {
c->receiveMessage(message);
}
}
}
void addColleague(Colleague* colleague) override {
colleagues.push_back(colleague);
}
private:
std::vector
};
int main() {
ConcreteMediator mediator;
ConcreteColleague colleague1("Alice");
ConcreteColleague colleague2("Bob");
colleague1.setMediator(&mediator);
colleague2.setMediator(&mediator);
mediator.addColleague(&colleague1);
mediator.addColleague(&colleague2);
colleague1.sendMessage("Hello, Bob!");
colleague2.sendMessage("Hi, Alice!");
return 0;
}
在上面的示例中，ConcreteColleague 表示具体的同事类，ConcreteMediator 表示具体的中介者类。同事对象通过中介者对象进行通信，而不是直接相互引用。在 main 函数中，创建了一个中介者对象和两个同事对象，然后通过中介者对象进行消息的发送和接收。
假设有一个简单的飞机交通管制系统，多架飞机（Colleague）需要通过中介者（Mediator）进行通信和协调飞行。
#include
#include
#include
class Mediator;
// 抽象飞机类
class Aircraft {
public:
virtual void requestTakeoff() = 0;
virtual void receivePermission() = 0;
virtual void setMediator(Mediator* mediator) = 0;
};
// 具体飞机类
class ConcreteAircraft : public Aircraft {
public:
ConcreteAircraft(const std::string& name) : name(name), mediator(nullptr) {}
void requestTakeoff() override {
mediator->requestTakeoff(this);
}
void receivePermission() override {
std::cout << name << " has received permission to take off." << std::endl;
}
void setMediator(Mediator* mediator) override {
this->mediator = mediator;
}
private:
std::string name;
Mediator* mediator;
};
// 抽象中介者类
class Mediator {
public:
virtual void requestTakeoff(Aircraft* aircraft) = 0;
virtual void grantPermission() = 0;
};
// 具体中介者类
class AirTrafficControl : public Mediator {
public:
void requestTakeoff(Aircraft* aircraft) override {
pendingAircraft.push_back(aircraft);
grantPermission();
}
void grantPermission() override {
if (!pendingAircraft.empty()) {
pendingAircraft.front()->receivePermission();
pendingAircraft.erase(pendingAircraft.begin());
}
}
private:
std::vector
};
int main() {
AirTrafficControl mediator;
ConcreteAircraft aircraft1("Flight 001");
ConcreteAircraft aircraft2("Flight 002");
aircraft1.setMediator(&mediator);
aircraft2.setMediator(&mediator);
aircraft1.requestTakeoff();
aircraft2.requestTakeoff();
return 0;
}
在上面的示例中，ConcreteAircraft 表示具体的飞机类，AirTrafficControl 表示具体的中介者类。飞机对象通过中介者对象进行请求起飞，中介者会进行协调并向飞机发放起飞许可。在 main 函数中，创建了一个中介者对象和两个飞机对象，然后通过中介者对象进行起飞请求和许可的处理。
四、优缺点
中介者模式的优点包括：
减少了对象之间的直接通信，将复杂的交互逻辑集中在中介者中，降低了对象之间的耦合度，使得系统更易于维护和扩展。可以简化对象之间的交互，因为对象无需了解其他对象的详细信息，只需要与中介者进行通信即可。提高了系统的可复用性和灵活性，因为中介者模式将交互逻辑集中在一个地方，当需要修改或扩展交互逻辑时，只需修改中介者而无需修改各个同事类。
中介者模式的缺点包括：
中介者可能会变得过于复杂，因为所有的交互逻辑都集中在中介者中，可能会导致中介者变得庞大和难以维护。中介者模式可能会导致性能问题，因为所有的通信都需要经过中介者进行处理，可能会增加系统的负担。
在设计中介者模式时，需要权衡对象之间的交互复杂性和中介者的复杂性，以及对性能的影响，从而选择合适的设计方案。
五、常见的10个面试题：
当面试官提出关于中介者模式的问题时，你可能会遇到以下一些常见的问题，以及相应的答案解析：
问题：什么是中介者模式？ 答案解析：中介者模式是一种行为型设计模式，它通过引入一个中介者对象来封装一组对象之间的交互，从而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维护。 问题：中介者模式的结构包括哪些角色？ 答案解析：中介者模式包括中介者（Mediator）、具体中介者（ConcreteMediator）、同事（Colleague）和具体同事（ConcreteColleague）等角色。 问题：中介者模式的优点有哪些？ 答案解析：中介者模式的优点包括降低对象之间的耦合度、简化对象之间的交互、提高系统的可维护性和可扩展性等。 问题：中介者模式的缺点有哪些？ 答案解析：中介者模式可能会导致中介者对象过于复杂、性能问题等。 问题：中介者模式和观察者模式有何区别？ 答案解析：中介者模式和观察者模式都是用于对象之间的通信，但中介者模式是通过中介者对象来进行通信，而观察者模式是通过观察者和被观察者之间的订阅-发布机制来进行通信。 问题：中介者模式在实际项目中的应用场景有哪些？ 答案解析：中介者模式适用于系统中对象之间的交互较为复杂的场景，例如聊天室、飞机调度系统等。 问题：中介者模式和代理模式有何区别？ 答案解析：中介者模式是用于对象之间的通信，而代理模式是用于控制对对象的访问。 问题：中介者模式和策略模式有何区别？ 答案解析：中介者模式是用于对象之间的通信，而策略模式是用于封装可互换的算法。 问题：中介者模式如何解决对象之间的循环依赖问题？ 答案解析：中介者模式通过引入中介者对象来解耦对象之间的直接依赖关系，从而避免循环依赖的问题。 问题：在中介者模式中，同事对象如何与中介者进行通信？ 答案解析：同事对象通过中介者提供的接口来发送消息，中介者将消息传递给其他同事对象，从而实现对象之间的通信。
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