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Java设计模式之行为型模式（中介者模式）实现方式与测试方法

news 2025/7/27 11:49:45

在Java开发中，设计模式是提升代码质量、降低系统复杂度的核心工具。而中介者模式作为行为型模式的代表，通过引入“中介”对象解耦多个对象间的交互，为构建灵活可扩展的系统提供了强大支持。本文以大厂架构优化的实战经验为视角，深入探讨中介者模式的实现细节与测试方法，帮助读者掌握这一模式的精髓，并在项目中高效应用。

一、中介者模式：解耦复杂交互的利器

当系统中存在多个对象需要频繁交互，且交互逻辑复杂多变时，直接耦合会导致代码难以维护、扩展性差。中介者模式通过以下核心机制破解这一困境：

核心思想：将对象间的直接交互转化为通过中介者间接通信，使每个对象仅依赖中介者，而非其他对象。
关键价值：降低耦合、集中管理交互逻辑、提升系统灵活性和可扩展性。
例如，在图形界面开发中，按钮、文本框、下拉列表等组件需要协同工作，若直接绑定事件，修改一个组件可能影响多个依赖方。引入中介者后，组件仅向中介者发送事件，由中介者统一协调响应，解耦组件间的依赖。

二、中介者模式的实现方式：从抽象到代码落地

实现中介者模式需要遵循以下步骤，结合Java代码示例深度解析：

定义抽象中介者（Mediator）与抽象同事类（Colleague）

抽象中介者接口：声明与各同事类交互的方法（如注册、消息转发）。

public interface Mediator {  void register(Colleague colleague);  void relayMessage(Colleague sender, String message);  
}

抽象同事类：保存中介者引用，定义交互方法。

public abstract class Colleague {  protected Mediator mediator;  public Colleague(Mediator mediator) {  this.mediator = mediator;  }  public abstract void sendMessage(String message);  public abstract void receiveMessage(String message);  
}

实现具体中介者（ConcreteMediator）与具体同事类（ConcreteColleague）

具体中介者：维护同事列表，实现交互逻辑。

public class ConcreteMediator implements Mediator {  private List colleagues = new ArrayList<>();  public void register(Colleague colleague) {  colleagues.add(colleague);  }  public void relayMessage(Colleague sender, String message) {  for (Colleague col : colleagues) {  if (col!= sender) {  col.receiveMessage(message);  }  }  }  
}

具体同事类：通过中介者发送/接收消息。

public class ConcreteColleagueA extends Colleague {  public ConcreteColleagueA(Mediator mediator) {  super(mediator);  }  public void sendMessage(String message) {  System.out.println("ColleagueA发送：" + message);  mediator.relayMessage(this, message);  }  public void receiveMessage(String message) {  System.out.println("ColleagueA接收：" + message);  }  
}

构建客户端代码，组装对象并测试

public class Client {  public static void main(String[] args) {  Mediator mediator = new ConcreteMediator();  Colleague colleagueA = new ConcreteColleagueA(mediator);  Colleague colleagueB = new ConcreteColleagueB(mediator);  mediator.register(colleagueA);  mediator.register(colleagueB);  colleagueA.sendMessage("Hello, B!");  colleagueB.sendMessage("Hi, A!");  }  
}  
// 输出结果：  
// ColleagueA发送：Hello, B!  
// ColleagueB接收：Hello, B!  
// ColleagueB发送：Hi, A!  
// ColleagueA接收：Hi, A!

三、中介者模式的测试方法：验证解耦与逻辑正确性

测试是验证设计模式有效性的关键。中介者模式的测试需关注以下维度：

单元测试：验证中介者与同事类的独立行为

测试中介者：使用Mockito模拟同事类，验证消息转发逻辑是否正确。

@Test  
public void testMediatorRelay() {  Mediator mediator = new ConcreteMediator();  Colleague mockA = Mockito.mock(Colleague.class);  Colleague mockB = Mockito.mock(Colleague.class);  mediator.register(mockA);  mediator.register(mockB);  mediator.relayMessage(mockA, "Message from A");  Mockito.verify(mockB).receiveMessage("Message from A");  // 验证B接收消息，而A未收到自身消息  
}

测试同事类：验证通过中介者发送/接收消息是否符合预期。

@Test  
public void testColleagueCommunication() {  Mediator mediator = new ConcreteMediator();  ConcreteColleagueA a = new ConcreteColleagueA(mediator);  ConcreteColleagueB b = new ConcreteColleagueB(mediator);  mediator.register(a);  mediator.register(b);  a.sendMessage("Test Message");  // 断言B正确接收消息  
}

集成测试：验证多对象协作的正确性与解耦性

场景模拟：构建多个同事类实例，验证中介者协调下的复杂交互流程是否按预期执行。
依赖注入：通过依赖注入框架（如Spring）管理中介者与同事类的依赖，测试动态替换中介者时的系统行为。

性能测试：评估中介者作为枢纽的负载能力
在高并发场景下，需测试中介者的吞吐量、延迟等指标，避免成为系统瓶颈。可使用JMeter或自定义压力测试工具模拟大量交互请求。

四、实战陷阱与优化策略：中介者模式的进阶思考

避免中介者膨胀为“上帝类”

问题：若将所有交互逻辑堆积在中介者中，可能违反单一职责原则，导致维护困难。
解法：
- 分层中介：按业务模块拆分多个中介者，如订单中介、用户中介。
- 策略模式：将复杂逻辑封装为策略类，由中介者动态调用。
- 事件驱动：结合观察者模式，使用事件队列解耦同步处理。

测试覆盖率与边界场景

覆盖多同事协作：测试不同同事类组合下的交互路径。
异常处理：验证中介者在同事类抛出异常时的容错机制。
动态注册/注销：测试同事类在运行时的动态加入/退出对系统的影响。

性能与可扩展性权衡

异步通信：对于高并发场景，采用异步消息机制（如消息队列）替代同步转发。
分布式中介：在微服务架构中，使用API网关或消息中间件作为中介者，实现跨服务解耦。

五、案例实战：电商系统中的中介者模式应用

场景：电商订单系统需协调订单、库存、支付、物流多个服务，传统耦合导致修改一处需联动多服务。
优化方案：

创建OrderMediator，定义placeOrder()方法，协调各服务。
订单服务调用placeOrder()后，由中介者依次触发库存扣减、支付验证、物流通知。
各服务仅与中介者交互，无需知晓其他服务细节。
效果：

系统耦合度大幅降低，新增促销活动服务时仅需扩展中介者逻辑。
测试时可独立验证每个服务与中介者的交互，维护成本显著下降。

六、总结与建议：如何驾驭中介者模式

核心原则：

适度使用：适用于对象间多对多交互且逻辑复杂的场景，避免简单场景过度设计。
分层设计：大型系统可采用多级中介，避免单点复杂性。
测试驱动：从单元测试到集成测试，确保模式应用的正确性与稳定性。
未来趋势：在云原生架构中，结合事件驱动（如Kafka）、服务网格（如Istio），中介者模式将演进为更灵活的分布式协调机制。