Java设计模式五：深入理解观察者模式

Love The Way You Lie 2023-07-24 14:36 85阅读 0赞

### 前言 ###

当对象间存在一对多关系时，则使用观察者模式（Observer Pattern）。比如，当一个对象被修改时，则会自动通知它的依赖对象。观察者模式属于行为型模式。

### 认识观察者模式 ###

**观察者模式（又被称为发布-订阅（Publish/Subscribe）模式，属于行为型模式的一种，它定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。这个主题对象在状态变化时，会通知所有的观察者对象，使他们能够自动更新自己。**

**应用实例：**我们举个例子来理解一下观察者模式的含义，1、我们都在新浪微博中关注过某一位明星，每当这位明星发布一条动态时候，他的粉丝就都会知道。2、拍卖的时候，拍卖师观察最高标价，然后通知给其他竞价者竞价。

**使用场景：**

*  一个抽象模型有两个方面，其中一个方面依赖于另一个方面。将这些方面封装在独立的对象中使它们可以各自独立地改变和复用。
 *  一个对象的改变将导致其他一个或多个对象也发生改变，而不知道具体有多少对象将发生改变，可以降低对象之间的耦合度。
 *  一个对象必须通知其他对象，而并不知道这些对象是谁。
 *  需要在系统中创建一个触发链，A对象的行为将影响B对象，B对象的行为将影响C对象……，可以使用观察者模式创建一种链式触发机制。

**模型实现：**分为两种：手动实现或[利用Java提供的Observer接口和Observable类实现观察者模式][Java_Observer_Observable]

### **①手动实现** ###

观察者模式**又被称为发布-订阅（Publish/Subscribe）模式，所以**我们创建 ***Subject* 类作为发布类**、***Observer* 抽象类作为观察者**和扩展了**抽象类 *Observer* 的实体类**。

![è§å¯èæ¨¡å¼ç UML å¾][UML]

**步骤 1：创建 Subject 类。**

public class Subject {
       
       private List<Observer> observers 
          = new ArrayList<Observer>();
       private int state;
     
       public int getState() {
          return state;
       }
     
       public void setState(int state) {
          this.state = state;
          notifyAllObservers();
       }
     
       public void attach(Observer observer){
          observers.add(observer);      
       }
     
       public void notifyAllObservers(){
          for (Observer observer : observers) {
             observer.update();
          }
       }  
    }

**步骤 2：创建 Observer 类。**

public abstract class Observer {
       protected Subject subject;
       public abstract void update();
    }

**步骤 3：创建实体观察者类。**

public class OneObserver extends Observer{
     
       public OneObserver(Subject subject){
          this.subject = subject;
          this.subject.attach(this);
       }
     
       @Override
       public void update() {
          System.out.println( "OneObserver String: " 
          + Integer.toBinaryString( subject.getState() ) ); 
       }
    }
    
    public class SecObserver extends Observer{
     
       public SecObserver (Subject subject){
          this.subject = subject;
          this.subject.attach(this);
       }
     
       @Override
       public void update() {
          System.out.println( "SecObserver String: " 
          + Integer.toBinaryString( subject.getState() ) ); 
       }
    }

运行：

public class ObserverPatternDemo {
       public static void main(String[] args) {
          Subject subject = new Subject();
     
          new OneObserver(subject);
          new SecObserver(subject);
     
          System.out.println("First state change: 15");   
          subject.setState(15);
          System.out.println("Second state change: 10");  
          subject.setState(10);
       }
    }

### **②**[Java提供的Observer接口和Observable类实现观察者模式][Java_Observer_Observable] ###

对于观察者模式，其实Java已经为我们提供了已有的接口和类。接下来我们来看看是如何利用Java提供的接口和方法来实现观察者模式。

JDK源码如下：

1 package java.util;
    2 
    3 public interface Observer {
    4     void update(Observable o, Object arg);
    5 }

1 package java.util;
     2 
     3 public class Observable {
     4     private boolean changed = false;　　//是否改变状态
     5     private Vector obs;　　　　//Vector利用同步方法来线程安全，线程安全在多线程情况下不会造成数据混乱
     6 
     7     public Observable() {
     8         obs = new Vector();
     9     }
    10 
    11     public synchronized void addObserver(Observer o) {
    12         if (o == null)
    13             throw new NullPointerException();
    14         if (!obs.contains(o)) {
    15             obs.addElement(o);
    16         }
    17     }
    18 
    19     public synchronized void deleteObserver(Observer o) {
    20         obs.removeElement(o);
    21     }
    22 
    23     public void notifyObservers() {
    24         notifyObservers(null);
    25     }
    26 
    27     public void notifyObservers(Object arg) {
    28         Object[] arrLocal;
    29 
    30         synchronized (this) {
    31             if (!changed)　　　　//状态值未改变时返回，不通知
    32                 return;
    33             arrLocal = obs.toArray();　　//将Vector转换成数组
    34             clearChanged();　　　　//重置状态
    35         }
    36 
    37         for (int i = arrLocal.length-1; i>=0; i--)
    38             ((Observer)arrLocal[i]).update(this, arg);
    39     }
    40 
    41     public synchronized void deleteObservers() {
    42         obs.removeAllElements();
    43     }
    44 
    45     protected synchronized void setChanged() {
    46         changed = true;
    47     }
    48 
    49     protected synchronized void clearChanged() {
    50         changed = false;
    51     }
    52 
    53     public synchronized boolean hasChanged() {
    54         return changed;
    55     }
    56 
    57     public synchronized int countObservers() {
    58         return obs.size();
    59     }
    60 }

Observable 对应 发布者，Observer 对应 观察者。既然jdk通过了，我们直接实现就可以了。

/**
     * 1、实现java.util.Observer接口的观察者
     *
     */
    public class Subscribe implements Observer {
    
        public Subscribe(Observable o){
            o.addObserver(this);        //将该观察者放入待通知观察者里
        }
        /* (non-Javadoc)
         * @see java.util.Observer#update(java.util.Observable, java.lang.Object)
         */
        @Override
        public void update(Observable o, Object arg) {
            System.out.println("收到通知:" + ((Publish)o).getData());
        }
    
    }

/**
     * 2、继承java.util.Observable的通知者
     *
     */
    public class Publish extends Observable {
        private String data = "";
    
        public String getData() {
            return data;
        }
    
        public void setData(String data) {
            if (!this.data.equals(data)){
                this.data = data;
                setChanged();    //改变通知者的状态
            }
            notifyObservers();    //调用父类Observable方法，通知所有观察者
        }
    }

运行：

public class Main {
    
        /**
         * @param args
         */
        public static void main(String[] args) {
            Publish publish = new Publish();
            Subscribe subscribe = new Subscribe(publish);
            
            publish.setData("开始");
        }
    
    }

注：观察者模式是很常用一种模式，掌握是必须的。

[Java_Observer_Observable]: https://www.cnblogs.com/yulinfeng/p/5874015.html
[UML]: /images/20230528/0a208e4ef8b946fdb05234feec9cc4da.png