设计模式之观察者设计模式

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最近补一下设计模式相关的知识,关于观察者设计模式主要从以下几个方面来学习,具体如下:

  1. 什么是观察者设计模式
  2. 关键概念理解
  3. 通知观察者的方式
  4. 观察者模式的实现
  5. 观察者模式的优缺点
  6. 使用场景

下面来一张本节内容的思维导图,具体如下:

图片描述

什么是观察者设计模式

观察者模式(Observer)是软件设计模式的一种,定义了对象之间一种一对多的关系,也就是当一个对象数据发生变化时,会通知与之依赖的其他对象,以相应其数据变化,这种当目标对象数据发生变化时,与之对应的观察者对象数据随之发生变化的,具有一对多通知关系的设计模式叫做观察者设计模式

关键概念理解

观察者设计模式中主要区分两个概念:

  • 观察者:指观察者对象,也就是消息的订阅者
  • 被观察者:指要观察的目标对象,也就是消息的发布者

通知观察者的方式

当被被观察者数据发生变化时,主要通过两种方式通知观察者,具体如下:

  • :消息以类似广播的形式通知观察者,观察者只能被动、无条件接受;
  • :接收到被观察者的通知,可以自主决定获取消息。

观察者模式的实现

下面通过两种方式实现观察者设计模式的实现,具体如下:

  1. 手写观察者设计模式
  2. Java API 提供的观察者设计模式 使用 Java API 提供的 Observer 和 Observeable 实现观察者模式
1. 手写观察者模式

首先创建被观察者,具体如下:

/**
 * 观察者要观察的目标对象
 * @author jzman
 */
public abstract class Subject {
    protected ArrayList<Observer> observerList = new ArrayList<>();
    //表示观察者对目标对象(被观察者)开始观察
    public void registerObserver(Observer obs) {
        observerList.add(obs);
    }
    //表示取消某观察者对目标对象(被观察者)的观察
    public void unRegisterObserver(Observer obs) {
        observerList.remove(obs);
    }
    //当目标对象(被观察者)的状态发生变化时,及时更新观察者的状态
    public void notifyAllObserver(){
        for (Observer observer : observerList) {
            observer.update(this);
        }
    }
}

创建具体的被观察者,具体如下:

/**
 * 具体的目标对象(被观察者)
 * @author jzman
 */
public class ConcreteSubject extends Subject{
        private int state;
        public int getState() {
            return state;
        }
        public void setState(int state) {
            this.state = state;
            //当数据发生变化时通知其他的观察者
            notifyAllObserver();
        }
}

然后,为了统一方便,定义观察者接口,具体如下:

/**
 * 观察者统一接口
 * @author jzman
 */
public interface Observer {
    void update(Subject subject);
}

然后,创建具体的观察者,具体如下:

/**
 * 具体的观察者
 * @author jzman
 */
public class ConcreteObserver implements Observer{
    private int state;
    public int getState() {
        return state;
    }
    public void setState(int state) {
        this.state = state;
    }
    @Override
    public void update(Subject subject) {
        //获取目标对象的数据变化,同时更新当前观察者
        ConcreteSubject concreteSubject = (ConcreteSubject)subject;
        state = concreteSubject.getState();
    }
}

最后,测试观察者设计模式,具体如下:

/**
 * Main
 * @author jzman
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //创建具体的目标对象(被观察者)
        ConcreteSubject concreteSubject = new ConcreteSubject();
        //创建多个具体的观察者
        ConcreteObserver obs1 = new ConcreteObserver();
        ConcreteObserver obs2 = new ConcreteObserver();
        ConcreteObserver obs3 = new ConcreteObserver();
        //让观察者观察目标对象(被观察者)的数据变化
        concreteSubject.observerList.add(obs1);
        concreteSubject.observerList.add(obs2);
        concreteSubject.observerList.add(obs3);
        //改变某个目标对象(被观察者)的数据
        concreteSubject.setState(10);
        //观察者数据是否与被观察者数据变化一致
        System.out.println("观察者obs1:"+obs1.getState());
        System.out.println("观察者obs2:"+obs2.getState());
        System.out.println("观察者obs3:"+obs3.getState());
    }
}

显然,执行结果肯定如下:

观察者obs1:10
观察者obs2:10
观察者obs3:10

通过对目标对象数据的改变,更新了与之相对应的观察者的数据,实现了消息的订阅和发送。

2. Java API 提供的观察者设计模式

Java API 提供的观察者设计模式主要通过 Observer 和 Observeable 来实现,首先创建一个类继承 Observeable 作为被观察者,具体如下:

/**
 * 被观察者(目标对象)
 * @author jzman
 */
public class ConcreteSubject extends Observable{
    private int state;
    public int getState() {
        return state;
    }
    public void setState(int state) {
        this.state = state;
        //表示数据已经发生变化
        setChanged();
        //具体的目标对象数据变化的时候通知观察者
        notifyObservers(state);
    }
}

然后,创建一个类继承 Observer 作为观察者,具体如下:

/**
 * 观察者
 * @author jzman
 */
public class ConcreteObserver implements Observer{
    private int state;
    public int getState() {
        return state;
    }
    public void setState(int state) {
        this.state = state;
    }
    @Override
    public void update(Observable arg0, Object arg1) {
        ConcreteSubject concreteSubject = (ConcreteSubject) arg0;
        //根据目标对象(被观察者)的数据变化更新当前观察者的数据
        this.state = concreteSubject.getState();
    }
}

最后,测试观察者设计模式,具体如下:

/**
 * 测试观察者设计模式
 * @author jzman
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ConcreteSubject concreteSubject = new ConcreteSubject();
        
        ConcreteObserver obs1 = new ConcreteObserver();
        ConcreteObserver obs2 = new ConcreteObserver();
        ConcreteObserver obs3 = new ConcreteObserver();
        
        concreteSubject.addObserver(obs1);
        concreteSubject.addObserver(obs2);
        concreteSubject.addObserver(obs3);
        
        concreteSubject.setState(100);
        
        System.out.println("观察者obs1:"+obs1.getState());
        System.out.println("观察者obs2:"+obs2.getState());
        System.out.println("观察者obs3:"+obs3.getState());
    }
}

显然,执行结果肯定如下:

观察者obs1:100
观察者obs2:100
观察者obs3:100

观察者模式的优缺点

  • 优点:观察者与被观察者抽象耦合,可定义一种稳定的消息触发机制。
  • 缺点:如果被观察者有多个间接的观察者,消息的传递将消耗更多时间,如果观察者被观察者之间循环依赖,最终会导致系统崩溃。

使用场景

观察者设计模式在开发中使用比较广泛,主要有以下几个场景,具体如下:

  • 如游戏、聊天等过程中消息的从服务端转发给客户端的过程
  • Android 中的广播机制以及 ListView 中通知数据发生变化时也是观察者设计模式
  • 订阅类相关的系统,如当订阅的主题有更新,订阅者就会同步订阅的文章。

图片描述


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