Day319.中介者模式&备忘录模式 -Java设计模式

Posted 2021-08-01 阿昌喜欢吃黄桃

中介者模式

交给中介者去完成需求，让原本相互调用的组件解耦

一、智能家庭项目

智能家庭项目：

1)智能家庭包括各种设备， 闹钟、咖啡机、电视机、窗帘等

2)主人要看电视时，各个设备可以协同工作，自动完成看电视的准备工作，比如流程为：闹铃响起->咖啡机开始做咖啡->窗帘自动落下->电视机开始播放

二、传统方案解决智能家庭管理问题

三、传统的方式的问题分析

1)当各电器对象有多种状态改变时，相互之间的调用关系会比较复杂

2)各个电器对象彼此联系，你中有我，我中有你，不利于松耦合。

3)各个电器对象之间所传递的消息(参数)，容易混乱

4)当系统增加一个新的电器对象时，或者执行流程改变时，代码的可维护性、扩展性都不理想===> 考虑中介者模式

四、中介者模式基本介绍

• 基本介绍

1)中介者模式（Mediator Pattern），用一个中介对象来封装一系列的对象交互。中介者使各个对象不需要显式地相互引用，从而使其耦合松散，而且可以独立地改变它们之间的交互

2)中介者模式属于行为型模式，使代码易于维护

3)比如 MVC 模式，C（Controller 控制器）是 M（Model 模型）和 V（View 视图）的中介者，在前后端交互时起到了中间人的作用

五、 中介者模式的原理类图

• 对原理类图的说明-即(中介者模式的角色及职责)

1)Mediator 就是抽象中介者,定义了同事对象到中介者对象的接口

2)Colleague 是抽象同事类

3)ConcreteMediator 具体的中介者对象, 实现抽象方法, 他需要知道所有的具体的同事类,即以一个集合来管理

HashMap,并接受某个同事对象消息，完成相应的任务

4)ConcreteColleague 具体的同事类，会有很多, 每个同事只知道自己的行为， 而不了解其他同事类的行为(方法)， 但是他们都依赖中介者对象

六、中介者模式应用实例-智能家庭管理

• 1)应用实例要求

完成前面的智能家庭的项目，使用中介者模式

• 2)类图

• 3)代码实现

Alarm具体的同事类 闹钟

//具体的同事类
public class Alarm extends Colleague {
    //构造器
    public Alarm(Mediator mediator, String name) {
        super(mediator, name);
        //在创建 Alarm 同事对象时，将自己放入到 ConcreteMediator 对象中[集合]
        mediator.Register(name, this);
    }

    public void SendAlarm(int stateChange) { 
        SendMessage(stateChange);
    }
    
    @Override
    public void SendMessage(int stateChange) {
        // 调 用 的 中 介 者 对 象 的 getMessage 
        this.GetMediator().GetMessage(stateChange, this.name);
    }
    
}

主函数

public class ClientTest {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个中介者对象
        Mediator mediator = new ConcreteMediator();
        //创建 Alarm  并且加入到	ConcreteMediator 对象的 HashMap 
        Alarm alarm = new Alarm(mediator, "alarm");

        //创建了 CoffeeMachine 对象，并	且加入到	ConcreteMediator 对象的 HashMap 
        CoffeeMachine coffeeMachine = new CoffeeMachine(mediator,"coffeeMachine");
        //创建  Curtains , 并	且加入到	ConcreteMediator 对象的 HashMap 
        Curtains curtains = new Curtains(mediator, "curtains");
        TV tV = new TV(mediator, "TV");

        //让闹钟发出消息
        alarm.SendAlarm(0); 
        coffeeMachine.FinishCoffee(); 
        alarm.SendAlarm(1);
    }
}

CoffeeMachine

```java
public class CoffeeMachine extends Colleague {
    public CoffeeMachine(Mediator mediator, String name) { 
        super(mediator, name);                                 
        mediator.Register(name, this);
    }

    @Override
    public void SendMessage(int stateChange) {
        this.GetMediator().GetMessage(stateChange, this.name);
    }

    public void StartCoffee() { 
        System.out.println("It's time to startcoffee!");
    }

    public void FinishCoffee() {
        System.out.println("After 5 minutes!"); 
        System.out.println("Coffee is ok!"); SendMessage(0);
    }
}

Colleague同事抽象类

//同事抽象类
public abstract class Colleague {
    private Mediator mediator; 
    public String name;

    public Colleague(Mediator mediator, String name) {
        this.mediator = mediator; this.name = name;
    }

    public Mediator GetMediator() { 
        return this.mediator;
    }

    public abstract void SendMessage(int stateChange);
}

ConcreteMediator

//具体的中介者类
public class ConcreteMediator extends Mediator {
    //集合，放入所有的同事对象
    private HashMap<String, Colleague> colleagueMap;
    private HashMap<String, String> interMap;

    public ConcreteMediator() {
        colleagueMap = new HashMap<String, Colleague>(); 
        interMap = new HashMap<String, String>();
    }

    @Override
    public void Register(String colleagueName, Colleague colleague) {
        colleagueMap.put(colleagueName, colleague);
        if (colleague instanceof Alarm) { 
            interMap.put("Alarm", colleagueName);
        } 
        else if (colleague instanceof CoffeeMachine) { 
            interMap.put("CoffeeMachine", colleagueName);
        } else if (colleague instanceof TV) { 
            interMap.put("TV", colleagueName);
        } else if (colleague instanceof Curtains) { 
            interMap.put("Curtains", colleagueName);
        }
    }

    //具体中介者的核心方法
    //1. 根据得到消息，完成对应任务
    //2. 中介者在这个方法，协调各个具体的同事对象，完成任务
    @Override
    public void GetMessage(int stateChange, String colleagueName) {
        //处理闹钟发出的消息
        if (colleagueMap.get(colleagueName) instanceof Alarm) { 
            if (stateChange == 0) {
                ((CoffeeMachine) (colleagueMap.get(interMap
                                                   .get("CoffeeMachine")))).StartCoffee();
                ((TV) (colleagueMap.get(interMap.get("TV")))).StartTv();
            } else if (stateChange == 1) {
                ((TV) (colleagueMap.get(interMap.get("TV")))).StopTv();
            }

        } else if (colleagueMap.get(colleagueName) instanceof CoffeeMachine) { 
            ((Curtains) (colleagueMap.get(interMap.get("Curtains")))).UpCurtains();
        } else if (colleagueMap.get(colleagueName) instanceof TV) {
            //如果 TV 发现消息
        } else if (colleagueMap.get(colleagueName) instanceof Curtains) {
            //如果是以窗帘发出的消息，这里处理...
        }
    }

    @Override
    public void SendMessage() {}

}

Curtains

public class Curtains extends Colleague {
    public Curtains(Mediator mediator, String name) { 
        super(mediator, name);
        mediator.Register(name, this);
    }

    @Override
    public void SendMessage(int stateChange) {
        this.GetMediator().GetMessage(stateChange, this.name);
    }

    public void UpCurtains() {
        System.out.println("I am holding Up Curtains!");
    }
}

Mediator

public abstract class Mediator {
    //将给中介者对象，加入到集合中
    public abstract void Register(String colleagueName, Colleague colleague);

    //接收消息, 具体的同事对象发出
    public abstract void GetMessage(int stateChange, String colleagueName);
    
    public abstract void SendMessage();
}

TV

public class TV extends Colleague {
    public TV(Mediator mediator, String name) { 
        super(mediator, name);
        mediator.Register(name, this);


    }

    @Override
    public void SendMessage(int stateChange) {
        this.GetMediator().GetMessage(stateChange, this.name);
    }

    public void StartTv() {
        System.out.println("It's time to StartTv!");
    }

    public void StopTv() {
        System.out.println("StopTv!");
    }
}

七、中介者模式的注意事项和细节

1)多个类相互耦合，会形成网状结构, 使用中介者模式将网状结构分离为星型结构，进行解耦

2)减少类间依赖，降低了耦合，符合迪米特原则

3)中介者承担了较多的责任，一旦中介者出现了问题，整个系统就会受到影响

4)如果设计不当，中介者对象本身变得过于复杂，这点在实际使用时，要特别注意

---

备忘录模式

快照，恢复

游戏角色有攻击力和防御力，在大战 Boss 前保存自身的状态(攻击力和防御力)，当大战 Boss 后攻击力和防御力下降，从备忘录对象恢复到大战前的状态

二、传统方案解决游戏角色恢复

三、传统的方式的问题分析

1)一个对象，就对应一个保存对象状态的对象， 这样当我们游戏的对象很多时，不利于管理，开销也很大.

2)传统的方式是简单地做备份，new 出另外一个对象出来，再把需要备份的数据放到这个新对象，但这就暴露了对象内部的细节

3)解决方案： => 备忘录模式

四、备忘录模式基本介绍

• 基本介绍

1)备忘录模式（Memento Pattern）在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。这样以后就可将该对象恢复到原先保存的状态

2)可以这里理解备忘录模式：现实生活中的备忘录是用来记录某些要去做的事情，或者是记录已经达成的共同意见的事情，以防忘记了。

在软件层面，备忘录模式有着相同的含义， 备忘录对象主要用来记录一个对象的某种状态，或者某些数据，当要做回退时，可以从备忘录对象里获取原来的数据进行恢复操作

3)备忘录模式属于行为型模式

五、备忘录类图

• 对原理类图的说明-即(备忘录模式的角色及职责)

1)originator : 对象(需保存状态的对象)

2)Memento ：备忘录对象,负责保存好记录，即 Originator 内部状态

3)Caretaker: 守护者对象,负责保存多个备忘录对象， 使用集合管理，提高效率

4)说明：如果希望保存多个 originator 对象的不同时间的状态，也可以，只需要要 HashMap <String, 集合>

• 代码实现

Caretaker管理者

public class Caretaker {
    //在 List 集合中会有很多的备忘录对象
    private List<Memento> mementoList = new ArrayList<Memento>();
    
    public void add(Memento memento) { 
        mementoList.add(memento);
    }

    //获取到第 index 个 Originator 的 备忘录对象(即保存状态) 
    public Memento get(int index) {
        return mementoList.get(index);
    }
}

主函数

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Originator originator = new Originator(); //被保存者
        Caretaker caretaker = new Caretaker();//管理者
        
        originator.setState(" 状态#1  攻击力 100 ");
        
        //保存了当前的状态
        caretaker.add(originator.saveStateMemento());
        originator.setState(" 状 态 #2 攻 击 力 80 "); 
        caretaker.add(originator.saveStateMemento());
        originator.setState(" 状 态 #3 攻 击 力 50 "); 
        caretaker.add(originator.saveStateMemento());

        System.out.println("当前的状态是 =" + originator.getState());

        //希望得到状态 1, 将 originator 恢复到状态 1 
        originator.getStateFromMemento(caretaker.get(0));
        System.out.println("恢复到状态 1 ,  当前的状态是");
        System.out.println("当前的状态是 =" + originator.getState());
    }
}

Memento保存者

public class Memento { 
    //保存的信息，这里用String来使用，如果有多个
    //则定义多个变量
    private String state;
    
    //构造器
    public Memento(String state) { 
        super();
        this.state = state;
    }

    public String getState() { 
        return state;
    }
}

Originator被保存者

@Data
public class Originator {
    private String state;//状态信息

    //编写一个方法，可以保存一个状态对象 Memento
    //因此编写一个方法，返回 Memento
    public Memento saveStateMemento() { 
        return new Memento(state);
    }

    //通过备忘录对象，恢复状态
    public void getStateFromMemento(Memento memento) { 
        state = memento.getState();
    }
}

六、游戏角色恢复状态实例

1)应用实例要求

游戏角色有攻击力和防御力，在大战 Boss 前保存自身的状态(攻击力和防御力)，当大战 Boss 后攻击力和防御力下降，从备忘录对象恢复到大战前的状态

2)思路分析和图解(类图)

3)代码实现

Caretaker管理者

//守护者对象, 保存游戏角色的状态
public class Caretaker {
    //如果只保存一次状态
    private Memento	memento;
    //对 GameRole 保存多次状态
    //private ArrayList<Memento> mementos;
    //对多个游戏角色保存多个状态
    //private HashMap<String, ArrayList<Memento>> rolesMementos;

    public Memento getMemento() { 
        return memento;
    }

    public void setMemento(Memento memento) { 
        this.memento = memento;
    }
}

主函数

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //创建游戏角色
        GameRole gameRole = new GameRole(); 
        gameRole.setVit(100); 
        gameRole.setDef(100);

        System.out.println("和 boss 大战前的状态"); 
        gameRole.display();

        //把当前状态保存 caretaker
        Caretaker caretaker = new Caretaker(); 
        caretaker.setMemento(gameRole.createMemento());

        System.out.println("和 boss 大战~~~"); 
        gameRole.setDef(30); 
        gameRole.setVit(30);
        gameRole.display();
        
        System.out.println("大战后，使用备忘录对象恢复到站前"); 
        gameRole.recoverGameRoleFromMemento(caretaker.getMemento());
        
        System.out.println("恢复后的状态"); 
        gameRole.display();
    }
    
}

GameRole游戏角色

@Data
public class GameRole {
    private int vit;//攻击力
    private int def;//防御力

    //创建 Memento ,即根据当前的状态得到 
    Memento public Memento createMemento() {
        return new Memento(vit, def);
    }

    //从备忘录对象，恢复 GameRole 的状态
    public void recoverGameRoleFromMemento(Memento memento) { 
        this.vit = memento.getVit();
        this.def = memento.以上是关于Day319.中介者模式&备忘录模式 -Java设计模式的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
 
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