简说设计模式——观察者模式

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一、什么是观察者模式

  观察者一般可以看做是第三者,比如在学校上自习的时候,大家肯定都有过交头接耳、各种玩耍的经历,这时总会有一个“放风”的小伙伴,当老师即将出现时及时“通知”大家老师来了。再比如,拍卖会的时候,大家相互叫价,拍卖师会观察最高标价,然后通知给其它竞价者竞价,这就是一个观察者模式。

  对于观察者模式而言,肯定有观察者和被观察者之分。比如在一个目录下建立一个文件,这时系统会通知目录管理器增加目录,并通知磁盘减少空间,在这里,文件就是观察者,目录管理器和磁盘就是被观察者。

  观察者模式(Observer),又叫发布-订阅模式(Publish/Subscribe),定义对象间一种一对多的依赖关系,使得每当一个对象改变状态,则所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。UML结构图如下:

简说设计模式——观察者模式

  其中,Subject类是主题,它把所有对观察者对象的引用文件存在了一个聚集里,每个主题都可以有任何数量的观察者。抽象主题提供了一个接口,可以增加和删除观察者对象;Observer类是抽象观察者,为所有的具体观察者定义一个接口,在得到主题的通知时更新自己;ConcreteSubject类是具体主题,将有关状态存入具体观察者对象,在具体主题内部状态改变时,给所有登记过的观察者发出通知;ConcreteObserver是具体观察者,实现抽象观察者角色所要求的更新接口,以便使本身的状态与主题的状态相协同。

  1. 主题Subject

  首先定义一个观察者数组,并实现增、删及通知操作。它的职责很简单,就是定义谁能观察,谁不能观察,用Vector是线程同步的,比较安全,也可以使用ArrayList,是线程异步的,但不安全。

 1 public class Subject { 2 
 3     //观察者数组
 4     private Vector<Observer> oVector = new Vector<>();
 5     
 6     //增加一个观察者
 7     public void addObserver(Observer observer) { 8         this.oVector.add(observer);
 9 } 10     
11     //删除一个观察者
12     public void deleteObserver(Observer observer) { 13         this.oVector.remove(observer); 14 } 15     
16     //通知所有观察者
17     public void notifyObserver() { 18         for(Observer observer : this.oVector) { 19 observer.update(); 20 } 21 } 22     
23 }

  2. 抽象观察者Observer

  观察者一般是一个接口,每一个实现该接口的实现类都是具体观察者。

1 public interface Observer { 2     //更新
3     public void update(); 4 }

  3. 具体主题

  继承Subject类,在这里实现具体业务,在具体项目中,该类会有很多变种。

1 public class ConcreteSubject extends Subject { 2 
3     //具体业务
4     public void doSomething() { 5         //...
6         super.notifyObserver(); 7 } 8     
9 }

  4. 具体观察者

  实现Observer接口。

1 public class ConcreteObserver implements Observer { 2 
3 @Override 4     public void update() { 5         System.out.println("收到消息,进行处理"); 6 } 7 
8 }

  5. Client客户端

  首先创建一个被观察者,然后定义一个观察者,将该被观察者添加到该观察者的观察者数组中,进行测试。

 1 public class Client { 2     
 3     public static void main(String\[\] args) { 4         //创建一个主题
 5         ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject(); 6         //定义一个观察者
 7         Observer observer = new ConcreteObserver(); 8         //观察
 9 subject.addObserver(observer); 10         //开始活动
11 subject.doSomething(); 12 } 13     
14 }

  运行结果如下:

  简说设计模式——观察者模式

二、观察者模式的应用

  1. 何时使用

  • 一个对象状态改变,所有的依赖对象都将得到通知

  2. 方法

  • 使用面向对象技术

  3. 优点

  • 观察者和被观察者是抽象耦合的
  • 建立了一套触发机制

  4. 缺点

  • 如果一个被观察者对象有很多的直接和间接的观察者的话,将所有的观察者都通知到会花费很多时间
  • 如果观察者和观察目标间有循环依赖,可能导致系统崩溃
  • 没有相应的机制让观察者知道所观察的目标对象是怎么发生变化的

  5. 使用场景

  • 关联行为场景
  • 事件多级触发场景
  • 跨系统的消息变换场景,如消息队列的处理机制

  6. 应用实例

  • 手机丢了,委托别人给其他人发消息通知
  • 通知老师/老板来了
  • 拍卖,拍卖师观察最高标价,然后通知给其它竞价者竞价
  • 在一个目录下建立一个文件,会同时通知目录管理器增加目录,并通知磁盘减少空间,文件是被观察者,目录管理器和磁盘管理器是观察者
  • 猫叫了一声,吓着了老鼠,也惊到了主人,猫是被观察者,老鼠和人是观察者

  7. 注意事项

  • 避免循环引用
  • 如果顺序执行,某一观察者错误会导致系统卡壳,一般采用异步方式

三、观察者模式的实现

  下面举一个具体实例,假设上班时间有一部分同事在看股票,一部分同事在看NBA,这时老板回来了,前台通知了部分同事老板回来了,这些同事及时关闭了网页没被发现,而没被通知到的同事被抓了个现行,被老板亲自“通知”关闭网页,UML图如下:

简说设计模式——观察者模式

  1. 通知者接口

 1 public interface Subject { 2 
 3     //增加
 4     public void attach(Observer observer); 5     //删除
 6     public void detach(Observer observer); 7     //通知
 8     public void notifyObservers(); 9     
10     //状态
11     public void setAction(String action); 12     public String getAction(); 13     
14 }

  2. 观察者

 1 public abstract class Observer { 2 
 3     protected String name; 4     protected Subject subject; 5     
 6     public Observer(String name, Subject subject) { 7         this.name = name; 8         this.subject = subject; 9 } 10     
11     public abstract void update(); 12     
13 }

  3. 具体通知者

  前台Secretary和老板Boss作为具体通知者,实现Subject接口。这里只给出Secretary类的代码,Boss类与之类似。

 1 public class Secretary implements Subject { 2 
 3     //同事列表
 4     private List<Observer> observers = new LinkedList<>();
 5     private String action; 6 
 7     //添加
 8     @Override
 9     public void attach(Observer observer) { 10 observers.add(observer); 11 } 12 
13     //删除
14 @Override 15     public void detach(Observer observer) { 16 observers.remove(observer); 17 } 18 
19     //通知
20 @Override 21     public void notifyObservers() { 22         for(Observer observer : observers) { 23 observer.update(); 24 } 25 } 26 
27     //前台状态
28 @Override 29     public String getAction() { 30         return action; 31 } 32 
33 @Override 34     public void setAction(String action) { 35         this.action = action; 36 } 37     
38 }

  4. 具体观察者

  StockObserver是看股票的同事,NBAObserver是看NBA的同事,作为具体观察者,继承Observer类。这里只给出StockObserver类的代码,NBAObserver类与之类似。

 1 public class StockObserver extends Observer { 2     
 3     public StockObserver(String name, Subject subject) { 4         super(name, subject);
 5     }
 6 
 7     @Override
 8     public void update() { 9         System.out.println(subject.getAction() + "\\n" + name + "关闭股票行情,继续工作"); 10 } 11 
12 }

  5. 前台作为通知者进行通知(Client)

  前台作为通知者,通知观察者。这里添加adam和tom到通知列表,并从通知列表中删除了adam,测试没在通知列表中的对象不会收到通知。

 1 public class Client { 2 
 3     public static void main(String\[\] args) { 4         //前台为通知者
 5         Secretary secretary = new Secretary(); 6         
 7         StockObserver observer = new StockObserver("adam", secretary);
 8         NBAObserver observer2 = new NBAObserver("tom", secretary);
 9         
10         //前台通知
11 secretary.attach(observer); 12 secretary.attach(observer2); 13         
14         //adam没被前台通知到,所以被老板抓了个现行
15 secretary.detach(observer); 16         
17         //老板回来了
18         secretary.setAction("小心!Boss回来了!"); 19         //发通知
20 secretary.notifyObservers(); 21 } 22     
23 }

  运行结果如下,只有tom接收到了通知:

  简说设计模式——观察者模式

  6. 老板作为通知者进行通知(Client)

  老板作为通知者,通知观察者。这里将tom从老板的通知列表中移除,老板只通知到了adam。

 1 public class Client { 2 
 3     public static void main(String\[\] args) { 4         //老板为通知者
 5         Boss boss = new Boss(); 6         
 7         StockObserver observer = new StockObserver("adam", boss);
 8         NBAObserver observer2 = new NBAObserver("tom", boss);
 9         
10         //老板通知
11 boss.attach(observer); 12 boss.attach(observer2); 13         
14         //tom没被老板通知到,所以不用挨骂
15 boss.detach(observer2); 16         
17         //老板回来了
18         boss.setAction("咳咳,我大Boss回来了!"); 19         //发通知
20 boss.notifyObservers(); 21 } 22     
23 }

  运行结果如下,只有adam挨骂了: 

  简说设计模式——观察者模式

  当一个对象的改变需要同时改变其它对象,并且它不知道具体有多少对象有待改变的时候,应该考虑使用观察者模式。

  而使用观察者模式的动机在于:将一个系统分割成一系列相互协作的类有一个很不好的副作用,就是需要维护相关对象间的一致性,我们不希望为了维持一致性而使各类紧密耦合,这样会给维护、扩展和重用都带来不便,而观察者模式所做的工作就是在解除耦合

  源码地址:https://gitee.com/adamjiangwh/GoF

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