【Java 设计模式-源码】数据总线模式：高效统一组件通信

@[TOC] # 【Java设计模式】数据总线模式：高效统一组件通信 ## 一、概述 数据总线设计模式旨在提供一个集中式的通信通道，通过该通道，系统的各个组件可以交换数据而无需直接连接，从而促进松散耦合，并增强可扩展性和可维护性。 ## 二、详细解释及实际示例 1. **实际示例**： - 考虑一个大型机场作为数据总线模式的类似现实世界示例。在机场中，各种航空公司、乘客、行李搬运工和安全人员都需要进行通信和共享信息。与其让每个实体直接与其他每个实体进行通信，机场使用了一个集中式的公告系统（数据总线）。航班信息、安全警报和其他关键更新通过这个系统进行广播，每个实体都监听与它们相关的消息。这种设置允许机场解耦通信过程，确保每个实体仅接收它们所需的信息，同时允许系统进行扩展并集成新的实体，而不会干扰现有的实体。这类似于Java中的数据总线模式促进集中式通信和事件处理，增强系统的可扩展性和可维护性。 2. **通俗解释**： - 数据总线是一种设计模式，它根据传输的消息或事件的类型连接应用程序的组件进行通信。这种模式促进了解耦，通过允许组件在没有直接依赖关系的情况下进行通信，使系统更容易扩展和维护。 ## 三、Java中数据总线模式的编程示例 假设您有一个应用程序，支持在线预订和参与活动。您希望该应用程序向社区或组织的所有普通成员发送通知，例如活动广告，但不想向活动管理员或组织者发送此类广告。相反，您希望向他们发送有关向所有成员发送新广告的时间的通知。数据总线使您能够通过使它们的类或组件仅接受特定类型的消息，按类型（普通成员或活动管理员）有选择地通知社区成员。因此，普通成员和管理员不需要相互了解，也不需要了解用于通知整个社区的具体类或组件，除了知道发送的消息类型。 在上面的在线活动应用程序示例中，我们首先定义我们的`Member`接口及其实现：`MessageCollectorMember`（普通社区成员）和`StatusMember`（活动管理员或组织者）。 ```java public interface Member extends Consumer<DataType> { void accept(DataType event); } ``` 接下来，我们实现一个数据总线来订阅或取消订阅成员，并发布事件以通知所有社区成员。 ```java public class DataBus { private static final DataBus INSTANCE = new DataBus(); private final Set<Member> listeners = new HashSet<>(); public static DataBus getInstance() { return INSTANCE; } public void subscribe(final Member member) { this.listeners.add(member); } public void unsubscribe(final Member member) { this.listeners.remove(member); } public void publish(final DataType event) { event.setDataBus(this); listeners.forEach( listener -> listener.accept(event)); } } ``` 在`publish`方法中，对每个成员应用`accept`方法。 对于普通社区成员（`MessageCollectorMember`），`accept`方法只能处理`MessageData`类型的消息。 ```java public class MessageCollectorMember implements Member { private final String name; private final List<String> messages = new ArrayList<>(); public MessageCollectorMember(String name) { this.name = name; } @Override public void accept(final DataType data) { if (data instanceof MessageData) { handleEvent((MessageData) data); } } } ``` 对于活动管理员或组织者（`StatusMember`），`accept`方法可以处理`StartingData`和`StoppingData`类型的消息。 ```java public class StatusMember implements Member { private final int id; private LocalDateTime started; private LocalDateTime stopped; public StatusMember(int id) { this.id = id; } @Override public void accept(final DataType data) { if (data instanceof StartingData) { handleEvent((StartingData) data); } else if (data instanceof StoppingData) { handleEvent((StoppingData) data); } } } ``` 以下是`App`类，用于演示数据总线模式的实际应用： ```java class App { public static void main(String[] args) { final var bus = DataBus.getInstance(); bus.subscribe(new StatusMember(1)); bus.subscribe(new StatusMember(2)); final var foo = new MessageCollectorMember("Foo"); final var bar = new MessageCollectorMember("Bar"); bus.subscribe(foo); bus.publish(StartingData.of(LocalDateTime.now())); } } ``` 当数据总线发布消息时，输出如下： ``` 02:33:57.627 [main] INFO com.iluwatar.databus.members.StatusMember - Receiver 2 sees application started at 2022 - 10 - 26T02:33:57.613529100 02:33:57.633 [main] INFO com.iluwatar.databus.members.StatusMember - Receiver 1 sees application started at 2022 - 10 - 26T02:33:57.613529100 ``` 如所示，`MessageCollectorMembers`仅接受`MessageData`类型的消息，因此它们不会看到`StartingData`或`StoppingData`消息，这些消息仅对`StatusMember`（活动管理员或组织者）可见。这种选择性的消息处理可防止普通社区成员接收管理通知。 ## 四、何时在Java中使用数据总线模式 1. 当多个组件需要共享数据或事件，但不希望直接耦合时。 2. 在复杂的、事件驱动的系统中，信息的流动动态变化。 3. 在分布式系统中，组件可能部署在不同的环境中。 4. 在微服务架构中用于服务间通信。 ## 五、数据总线模式在Java中的实际应用 1. 大规模应用程序中的事件处理系统。 2. 微服务架构中用于服务间通信。 3. 实时数据处理系统，如股票交易平台。 4. 在Spring等框架中，特别是其应用程序事件机制。 ## 六、数据总线模式的优点和权衡 优点： 1. 松散耦合：组件可以相互交互，而无需相互直接依赖。 2. 灵活性：可以添加新的订阅者或发布者，而不会影响现有组件。 3. 可扩展性：该模式支持独立扩展组件。 4. 可重用性：总线和组件可以在不同的系统中重用。 权衡： 1. 复杂性：引入数据总线可能会增加系统架构的复杂性。 2. 性能开销：额外的通信层可能会引入延迟。 3. 调试难度：跟踪通过总线的数据流可能具有挑战性，特别是在具有许多事件的系统中。 ## 七、源码下载 [数据总线模式示例代码下载](链接待补充)