我所知道设计模式之观察者模式

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接下里介绍的是Java 的设计模式之一:观察者模式

我们还是以一个问题进行展开,引入观察者模式

现在有一个天气预报项目,它的具体要求如下

1.气象站可以将每天测量到的温度,湿度,气压等等以公告的形式发布出去(比如发布到自己的网站或第三方)

2.需要设计开放型 API,便于其他第三方也能接入气象站获取数据

3.提供温度、气压和湿度的接口

4.测量数据更新时,要能实时的通知给第三方

那么你会怎么制作这个项目呢?

一、普通方案解决问题

我们设计类提供天气(温度、湿度、气压等)的相关数据:WeatherData

图片.png

  • 通过getXxx方法,可以让第三方接入,并得到相关信息
  • 当数据有更新时,气象站通过调用dataChange()去更新数据
  • 当第三方再次获取时,就能得到最新数据,当然也可以推送。

图片.png

推送时,在dataChange方法里维护公告板、新浪等网站进行更新数据

接下来我们使用普通方法是怎么解决问题的,同时看看会有什么问题

我们先创建气象台公告板的示意代码

/**
 *显示当前天气情况(可以理解成是气象站自己的网站)
 *@author Administrator
 *
 */
class CurrentConditions {
    // 温度,气压,湿度
    private float temperature;
    private float pressure;
    private float humidity;

    //更新 天气情况,是由 WeatherData 来调用,我使用推送模式
    public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {
        this.temperature = temperature;
        this.pressure = pressure;
        this.humidity = humidity;
        display();
    }

    //显示
    public void display() {
        System.out.println("***Today mTemperature: " + temperature + "***");
        System.out.println("***Today mPressure: " + pressure + "***");
        System.out.println("***Today mHumidity: " + humidity + "***");
    }
}

接下里我们创建包含天气情况信息的WeatherData

/**
 * 类是核心
 * 1. 包含最新的天气情况信息
 * 2. 含有 CurrentConditions 对象
 * 3.  当数据有更新时,就主动的调用    CurrentConditions 对象 update 方法(含 display),  这样他们(接入方)就看到最新的信息
 *
 * @author Administrator
 */
class WeatherData {
    private float temperatrue;
    private float pressure;
    private float humidity;

    //加入新的第三方
    private CurrentConditions currentConditions;
    
    public WeatherData(CurrentConditions currentConditions) {
        this.currentConditions = currentConditions;
    }

    public float getTemperature() {return temperatrue;}

    public float getPressure() { return pressure;}

    public float getHumidity() {return humidity;}

    public void dataChange() {
        //调用 接入方的 update
        currentConditions.update(getTemperature(), getPressure(), getHumidity());
    }

    //当数据有更新时,就调用 setData
    public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) {
        this.temperatrue = temperature;
        this.pressure = pressure;
        this.humidity = humidity;
        //调用 dataChange, 将最新的信息 推送给 接入方 currentConditions
        dataChange();
    }
}

将气象台传入给天气情况,当有数据更新时则调用相应的方法也更新气象台

public static void main(String[] args) {
    //创建接入方 currentConditions
    CurrentConditions currentConditions = new CurrentConditions();
    //创建 WeatherData 并将 接入方 currentConditions 传递到 WeatherData 中
    WeatherData weatherData = new WeatherData(currentConditions);

    //天气情况变化
    System.out.println("============天气情况变化=============");
    weatherData.setData(40, 160, 20);
}

运行结果如下:
============天气情况变化=============
***Today mTemperature: 40.0***
***Today mPressure: 160.0***
***Today mHumidity: 20.0***

普通方法的问题分析

其他第三方接入气象站获取数据的问题

无法在运行时动态的添加第三方 (新浪网站)

违反 ocp 原则,在 WeatherData 中,当增加一个第三方,都需要创建一个对应的第三方的公告板对象,并加入到 dataChange, 不利于维护,也不是动态加入

二、什么是观察者模式

观察者模式其实像是订牛奶的业务,一个品牌牛奶对应多个客户

  • 奶站/气象局:Subject
  • 用户/第三方网站:Observer

图片.png

  • registerObserver 注 册
  • removeObserver 移 除
  • notifyObservers() 通知所有的注册的用户,根据不同需求,可以是更新数据,让用户来取,也可能是实施推送, 看具体需求定

观察者模式:对象之间多对一依赖的一种设计方案,被依赖的对象为Subject,依赖的对象为 Observer,Subject通知 Observer 变化,比如这里的奶站是 Subject,是 1 的一方。用户时 Observer,是多的一方

三、使用观察者模式解决问题

图片.png

根据思路,创建被依赖的Subject接口提供观察者加入、移出、通知方法

//接口, 让 WeatherData 来实现
interface Subject {
    //将观察者加入进来
    public void registerObserver(Observer o);
    //将观察者移出出去
    public void removeObserver(Observer o);
    //通知观察者信息
    public void notifyObservers();
}

根据思路,创建观察者方法,进行实施更新

//观察者接口,有观察者来实现
interface Observer {
    public void update(float temperature, float pressure, float humidity);
}

再创建具体的观察者,实现观察者接口

class BaiduSite implements Observer {

    // 温度,气压,湿度
    private float temperature;
    private float pressure;
    private float humidity;

    //  更新  天气情况,是由  WeatherData  来调用,我使用推送模式
    @Override
    public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {
        this.temperature = temperature;
        this.pressure = pressure;
        this.humidity = humidity;
        display();
    }

    // 显 示
    public void display() {
        System.out.println("===百度网站====");
        System.out.println("***百度网站 气温 : " + temperature + "***");
        System.out.println("***百度网站 气压: " + pressure + "***");
        System.out.println("***百度网站 湿度: " + humidity + "***");
    }
}

接下来创建具体的实现类,完成观察者的加入、移出、通知等方法

/**
 *类是核心
 *1. 包含最新的天气情况信息
 *2. 含有 观察者集合,使用 ArrayList 管理
 *3.  当数据有更新时,就主动的调用    ArrayList, 通知所有的(接入方)就看到最新的信息
 *@author Administrator
 *
 */
class WeatherData implements Subject {

    private float temperatrue;
    private float pressure;
    private float humidity;
    //观察者集合
    private ArrayList<Observer> observers;

    //加入新的第三方
    public WeatherData() {
        observers = new ArrayList<Observer>();
    }

    public float getTemperature() { return temperatrue;}
    public float getPressure() {return pressure;}
    public float getHumidity() { return humidity; }

    public void dataChange() {
        //调用 接入方的 update
        notifyObservers();
    }

    //当数据有更新时,就调用 setData
    public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) {
        this.temperatrue = temperature;
        this.pressure = pressure;
        this.humidity = humidity;
        //调用 dataChange, 将最新的信息 推送给 接入方 currentConditions
        dataChange();
    }

    //注册一个观察者
    @Override
    public void registerObserver(Observer o) {
        observers.add(o);
    }

    //移除一个观察者
    @Override
    public void removeObserver(Observer o) {
        if (observers.contains(o)) {
            observers.remove(o);
        }
    }

    //遍历所有的观察者,并通知
    @Override
    public void notifyObservers() {
        for (int i = 0; i < observers.size(); i++) {
            observers.get(i).update(this.temperatrue, this.pressure, this.humidity);
        }
    }
}

接下里使用demo 体会观察者模式下的气象台与天气情况

public static void main(String[] args) {
    //创建一个 WeatherData
    WeatherData weatherData = new WeatherData();

    //创建百度观察者
    BaiduSite baiduSite = new BaiduSite();

    // 注 册 到 weatherData
    weatherData.registerObserver(baiduSite);

    // 测 试
    System.out.println("通知各个注册的观察者, 看看信息");
    weatherData.setData(10f, 100f, 30.3f);
}
运行结果如下:
通知各个注册的观察者, 看看信息
===百度网站====
***百度网站 气温 : 10.0***
***百度网站 气压: 100.0***
***百度网站 湿度: 30.3***

观察者模式设计后,会以集合的方式来管理用户(Observer),包括注册,移除和通知。

这样,我们增加观察者(这里可以理解成一个新的公告板),就不需要去修改核心类 WeatherData 不会修改代码, 遵守了 ocp 原则

参考资料


尚硅谷:设计模式(韩顺平老师):观察者模式

Refactoring.Guru:《深入设计模式》

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