中介者模式（Mediator Pattern）详解

一、概述

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减少多个对象之间的直接交互，从而降低它们之间的耦合度。中介者模式的核心思想是将对象之间的交互封装在一个中介者中，使得对象之间不需要直接引用彼此，而是通过中介者进行通信。

1.1 适用场景

当多个对象之间存在复杂的交互关系时，使用中介者模式可以简化这些关系。
当需要控制对象之间的交互时，可以使用中介者模式来集中管理这些交互。
当希望减少对象之间的依赖性时，中介者模式是一个很好的选择。

1.2 结构

中介者模式通常由以下几个角色组成：

中介者（Mediator）：定义一个接口，用于与各个同事对象进行交互。
具体中介者（ConcreteMediator）：实现中介者接口，协调各个同事对象之间的交互。
同事（Colleague）：定义一个接口，表示参与交互的对象。
具体同事（ConcreteColleague）：实现同事接口，向中介者发送请求并接收中介者的通知。

二、优点与缺点

2.1 优点

降低耦合度：中介者模式通过中介者对象来管理同事对象之间的交互，减少了同事对象之间的直接依赖。
集中管理：所有的交互逻辑都集中在中介者中，便于维护和扩展。
易于扩展：可以通过添加新的同事对象和中介者来扩展系统的功能，而不需要修改现有的代码。

2.2 缺点

中介者复杂性：中介者可能会变得非常复杂，因为它需要处理所有同事对象之间的交互。
单点故障：中介者成为了系统的单点故障，如果中介者出现问题，整个系统的交互都会受到影响。

三、注意事项

在设计中介者时，应该尽量保持中介者的职责单一，避免将过多的逻辑放入中介者中。
中介者模式适合于对象之间的交互较为复杂的场景，如果交互关系简单，使用中介者模式可能会导致不必要的复杂性。

四、示例代码

下面是一个使用中介者模式的示例，模拟一个聊天室的场景。在这个聊天室中，用户可以发送消息，聊天室作为中介者来管理用户之间的消息传递。

4.1 定义中介者接口

from abc import ABC, abstractmethod

class ChatRoomMediator(ABC):
    @abstractmethod
    def send_message(self, message: str, user: 'User'):
        pass

4.2 实现具体中介者

class ChatRoom(ChatRoomMediator):
    def __init__(self):
        self.users = []

    def register_user(self, user: 'User'):
        self.users.append(user)
        user.set_mediator(self)

    def send_message(self, message: str, user: 'User'):
        for u in self.users:
            if u != user:
                u.receive_message(message)

4.3 定义同事接口

class User(ABC):
    def __init__(self, name: str):
        self.name = name
        self.mediator: ChatRoomMediator = None

    def set_mediator(self, mediator: ChatRoomMediator):
        self.mediator = mediator

    @abstractmethod
    def send_message(self, message: str):
        pass

    @abstractmethod
    def receive_message(self, message: str):
        pass

4.4 实现具体同事

class ConcreteUser(User):
    def send_message(self, message: str):
        print(f"{self.name} sends: {message}")
        self.mediator.send_message(message, self)

    def receive_message(self, message: str):
        print(f"{self.name} received: {message}")

4.5 使用示例

if __name__ == "__main__":
    chat_room = ChatRoom()

    user1 = ConcreteUser("Alice")
    user2 = ConcreteUser("Bob")
    user3 = ConcreteUser("Charlie")

    chat_room.register_user(user1)
    chat_room.register_user(user2)
    chat_room.register_user(user3)

    user1.send_message("Hello, everyone!")
    user2.send_message("Hi, Alice!")

4.6 输出结果

运行上述代码，输出结果如下：

Alice sends: Hello, everyone!
Bob received: Hello, everyone!
Charlie received: Hello, everyone!
Bob sends: Hi, Alice!
Alice received: Hi, Alice!
Charlie received: Hi, Alice!

五、总结

中介者模式通过引入中介者对象来管理同事对象之间的交互，降低了对象之间的耦合度，便于维护和扩展。尽管中介者模式在处理复杂交互时非常有效，但也需要注意中介者的复杂性和单点故障的问题。在实际应用中，合理使用中介者模式可以提高系统的灵活性和可维护性。