Qt C++设计模式-＞中介者模式

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中介者模式（Mediator Pattern）是一种行为型设计模式，定义了一个对象用于封装一系列对象之间的交互。中介者使得对象之间不再需要显式地相互引用，减少了对象之间的依赖关系，从而使系统更加松散耦合，并且可以独立地改变对象之间的交互。

中介者模式的应用场景

中介者模式适用于当多个对象之间存在复杂的通信关系时，通过引入一个中介者对象来管理这些对象之间的交互，避免了对象之间直接相互依赖，降低系统的复杂性。常见的应用场景包括：

1. GUI系统：在复杂的用户界面中，不同的控件（如按钮、文本框等）可能需要交互。中介者模式可以协调这些控件之间的通信，使得每个控件只与中介者交互。

2. 聊天系统：在一个聊天室中，用户可以相互发送消息，使用中介者可以让每个用户只与中介者交互，由中介者负责消息的分发。

3. 航空控制系统：飞机之间的通信可以通过中介者（如塔台）来进行协调，避免它们直接通信。

中介者模式的核心

中介者模式通过引入一个中介者对象来协调多个对象之间的通信。模式中的主要组成部分包括：

1. 中介者接口（Mediator）：定义了与对象交互的接口，负责通知对象并管理对象之间的交互。

2. 具体中介者（Concrete Mediator）：实现了中介者接口，负责具体的交互逻辑。

3. 同事类（Colleague）：代表参与交互的对象，它们只通过中介者来通信，不直接与其他同事对象进行交互。

中介者模式示例代码

假设我们在开发一个简化版的聊天室系统，每个用户可以向聊天室发送消息，聊天室负责将消息分发给其他用户。

1. 定义中介者接口和具体中介者

#include <QDebug>
#include <QString>
#include <QList>

// 前向声明
class User;

// 中介者接口
class ChatMediator {
public:
    virtual void sendMessage(const QString& message, User* sender) = 0;  // 发送消息方法
    virtual void addUser(User* user) = 0;  // 添加用户
    virtual ~ChatMediator() = default;
};

// 同事类接口：用户
class User {
protected:
    ChatMediator* mediator;  // 持有中介者对象
    QString name;

public:
    User(ChatMediator* mediator, const QString& name) : mediator(mediator), name(name) {}

    virtual void send(const QString& message) = 0;  // 发送消息
    virtual void receive(const QString& message) const = 0;  // 接收消息
};

// 具体同事类：聊天室用户
class ChatUser : public User {
public:
    ChatUser(ChatMediator* mediator, const QString& name) : User(mediator, name) {}

    void send(const QString& message) override {
        qDebug() << name << "sends:" << message;
        mediator->sendMessage(message, this);  // 通过中介者发送消息
    }

    void receive(const QString& message) const override {
        qDebug() << name << "receives:" << message;
    }
};

// 具体中介者：聊天室
class ChatRoom : public ChatMediator {
private:
    QList<User*> users;  // 用户列表

public:
    void addUser(User* user) override {
        users.append(user);  // 添加用户到聊天室
    }

    void sendMessage(const QString& message, User* sender) override {
        // 遍历所有用户，将消息发送给除了发送者以外的所有用户
        for (User* user : users) {
            if (user != sender) {
                user->receive(message);
            }
        }
    }
};

// 使用示例
int main() {
    // 创建聊天室
    ChatRoom* chatRoom = new ChatRoom();

    // 创建用户
    User* user1 = new ChatUser(chatRoom, "Alice");
    User* user2 = new ChatUser(chatRoom, "Bob");
    User* user3 = new ChatUser(chatRoom, "Charlie");

    // 将用户添加到聊天室
    chatRoom->addUser(user1);
    chatRoom->addUser(user2);
    chatRoom->addUser(user3);

    // 用户发送消息
    user1->send("Hello everyone!");  // 输出：Bob receives: Hello everyone!; Charlie receives: Hello everyone!
    user2->send("Hi Alice!");        // 输出：Alice receives: Hi Alice!; Charlie receives: Hi Alice!

    // 清理内存
    delete user1;
    delete user2;
    delete user3;
    delete chatRoom;

    return 0;
}

代码解析

• ChatMediator接口：定义了一个用于发送消息和添加用户的中介者接口。

• ChatRoom类：这是具体的中介者，管理聊天室的用户，并负责将消息从发送者分发给其他用户。

• User类：这是同事类的基类，表示参与聊天的用户。用户通过中介者来发送和接收消息。

• ChatUser类：具体的同事类，表示聊天室中的具体用户。它们只与中介者ChatRoom进行交互，而不直接与其他用户通信。

• 客户端代码：客户端通过创建用户并将它们添加到聊天室，用户可以通过中介者发送和接收消息，而不需要直接知道其他用户的存在。

中介者模式的优点

• 降低耦合性：中介者模式消除了对象之间的直接依赖，使得同事对象只需与中介者交互，降低了系统的耦合性，提升了模块的独立性和可维护性。

• 简化对象的通信：中介者负责管理对象之间的通信，简化了多对象之间的复杂通信逻辑。

• 集中控制交互：中介者可以集中管理和控制对象之间的交互，便于修改和扩展交互逻辑。

中介者模式的缺点

• 增加复杂性：中介者可能会变得过于复杂，承担过多的责任，变成一个“上帝对象”（God Object），使得维护中介者本身变得困难。

• 中介者变得庞大：随着系统的复杂化，中介者会变得越来越大，可能导致中介者的设计难以管理。

适合使用中介者模式的情况

• 对象之间的通信过于复杂：如果多个对象之间的交互非常复杂并且紧密耦合，使用中介者模式可以简化这些交互，并解耦各对象。

• 需要集中管理对象的交互：当系统的交互逻辑较为复杂，并且可能会经常变化时，中介者模式提供了集中控制交互的方式。

Qt中的中介者模式应用

在Qt开发中，中介者模式可以用于处理控件之间的交互。例如，多个控件之间的状态可能需要互相影响，如按钮、文本框、复选框等。通过引入一个中介者，可以让这些控件只与中介者通信，而不是直接互相依赖，这样可以避免UI控件之间的耦合。

中介者模式还可以应用于事件处理系统中，Qt的信号与槽机制与中介者模式有相似之处：通过信号与槽的机制，信号的发送者和接收者彼此不需要知道对方的存在，类似于中介者在管理多个对象之间的交互。

总结

中介者模式通过引入一个中介者对象，将对象之间的直接交互转换为通过中介者来进行，从而降低了对象之间的耦合度。它适用于对象之间交互复杂且紧密耦合的场景，通过集中控制交互，提升了系统的可维护性和灵活性。

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