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：

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：

• 推：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；
• 拉：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，如果观察者与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。