Java設(shè)計模式之觀察者模式解析

更新時間：2023年09月19日 09:31:38 作者：小成同學(xué)_

這篇文章主要介紹了Java設(shè)計模式之觀察者模式解析,觀察者模式,又被稱為發(fā)布/訂閱模式,它定義了一種一對多的依賴關(guān)系,讓多個觀察者對象同時監(jiān)聽某一個主題對象,這個主題對象在狀態(tài)變化時,會通知所有的觀察者對象,使他們能夠自動更新自己,需要的朋友可以參考下

概述

定義

觀察者模式，又被稱為發(fā)布-訂閱（Publish / Subscribe）模式，它定義了一種一對多的依賴關(guān)系，讓多個觀察者對象同時監(jiān)聽某一個主題對象。這個主題對象在狀態(tài)變化時，會通知所有的觀察者對象，使他們能夠自動更新自己。

結(jié)構(gòu)

觀察者模式 (Observer Pattern) 中有如下角色：

Subject：抽象主題（抽象被觀察者），抽象主題角色把所有觀察者對象保存在一個集合里，每個主題都可以有任意數(shù)量的觀察者，抽象主題提供一個接口，可以增加和刪除觀察者對象。
ConcreteSubject：具體主題（具體被觀察者），該角色將有關(guān)狀態(tài)存入具體觀察者對象，在具體主題的內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生改變時，給所有注冊過的觀察者發(fā)送通知。
Observer：抽象觀察者，是觀察者的抽象類，它定義了一個更新接口，使得在得到主題更改通知時更新自己。
ConcrereObserver：具體觀察者，實現(xiàn)抽象觀察者定義的更新接口，以便在得到主題更改通知時更新自身的狀態(tài)。

案例實現(xiàn)

【例】微信公眾號

在使用微信公眾號時，大家都會有這樣的體驗，當(dāng)你關(guān)注的公眾號中有新內(nèi)容更新的話，它就會推送給關(guān)注公眾號的微信用戶端。我們使用觀察者模式來模擬這樣的場景，微信用戶就是觀察者，微信公眾號是被觀察者（主題角色），有多個的微信用戶關(guān)注了程序猿這個公眾號。

類圖如下：

代碼如下：

抽象觀察者類，里面定義一個更新的方法

public interface Observer {
    void update(String message);
}

具體觀察者類，微信用戶是觀察者，里面實現(xiàn)了更新的方法

public class WeixinUser implements Observer {
    // 微信用戶名
    private String name;
    public WeixinUser(String name) {
        this.name = name;
    }
    @Override
    public void update(String message) {
        System.out.println(name + "-" + message);
    }
}

抽象主題類（被觀察者），提供了 attach、detach、notify 三個方法

public interface Subject {
    // 增加訂閱者（觀察者對象）
    public void attach(Observer observer);
    // 刪除訂閱者（觀察者對象）
    public void detach(Observer observer);
    // 通知訂閱者更新消息
    public void notify(String message);
}

微信公眾號是具體主題類（具體被觀察者），里面存儲了訂閱該公眾號的微信用戶，并實現(xiàn)了抽象主題中的方法

public class SubscriptionSubject implements Subject {
    // 儲存訂閱公眾號的微信用戶
    private List<Observer> weixinUserlist = new ArrayList<Observer>();
    @Override
    public void attach(Observer observer) {
        weixinUserlist.add(observer);
    }
    @Override
    public void detach(Observer observer) {
        weixinUserlist.remove(observer);
    }
    @Override
    public void notify(String message) {
        for (Observer observer : weixinUserlist) {
            observer.update(message);
        }
    }
}

客戶端程序

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 1.創(chuàng)建公眾號對象
        SubscriptionSubject mSubscriptionSubject = new SubscriptionSubject();
        // 2.創(chuàng)建微信用戶
        WeiXinUser user1 = new WeiXinUser("孫悟空");
        WeiXinUser user2 = new WeiXinUser("豬悟能");
        WeiXinUser user3 = new WeiXinUser("沙悟凈");
        // 3.訂閱公眾號
        mSubscriptionSubject.attach(user1);
        mSubscriptionSubject.attach(user2);
        mSubscriptionSubject.attach(user3);
        // 4.公眾號更新發(fā)出消息給訂閱的微信用戶
        mSubscriptionSubject.notify("傳智黑馬的專欄更新了");
    }
}

輸出

孫悟空-傳智黑馬的專欄更新了
豬悟能-傳智黑馬的專欄更新了
沙悟凈-傳智黑馬的專欄更新了

優(yōu)缺點

優(yōu)點

降低了目標(biāo)與觀察者之間的耦合關(guān)系，兩者之間是抽象耦合關(guān)系。
被觀察者發(fā)送通知，所有注冊的觀察者都會收到信息【可以實現(xiàn)廣播機制】

缺點

如果觀察者非常多的話，那么所有的觀察者收到被觀察者發(fā)送的通知會耗時
如果被觀察者有循環(huán)依賴的話，那么被觀察者發(fā)送通知會使觀察者循環(huán)調(diào)用，會導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰

使用場景

對象間存在一對多關(guān)系，一個對象的狀態(tài)發(fā)生改變會影響其他對象。
當(dāng)一個抽象模型有兩個方面，其中一個方面依賴于另一方面時。

JDK中提供的實現(xiàn)-Observable/Observer

在 Java 中，通過 java.util.Observable(抽象主題角色類) 和 java.util.Observer(抽象觀察角色接口) 定義了觀察者模式，只要實現(xiàn)它們的子類就可以編寫觀察者模式實例。

Observable 類

Observable 類是抽象目標(biāo)類（被觀察者），它有一個 Vector 集合成員變量，用于保存所有要通知的觀察者對象。

private Vector<Observer> obs;
// 在無參構(gòu)造方法中賦值
public Observable() {
    obs = new Vector<>();
}

下面來介紹它最重要的 3 個方法。

void addObserver(Observer o) 方法：用于將新的觀察者對象添加到集合中。

public synchronized void addObserver(Observer o) {
    if (o == null)
        throw new NullPointerException();
    // 如果不存在則添加到集合中
    if (!obs.contains(o)) {
        obs.addElement(o);
    }
}

void notifyObservers(Object arg) 方法：調(diào)用集合中的所有觀察者對象的 update 方法，通知它們數(shù)據(jù)發(fā)生改變。通常越晚加入集合的觀察者越先得到通知。

public void notifyObservers() {
    notifyObservers(null);
}
			||
            \/
public void notifyObservers(Object arg) {
    Object[] arrLocal;
    synchronized (this) {
        // 只有changed為true才可以執(zhí)行到下面的for循環(huán)
        if (!changed)
            return;
        // 集合轉(zhuǎn)數(shù)組
        arrLocal = obs.toArray();
        // 這個方法會將changed置為false 因為即將進行通知
        clearChanged();
    }
	// 倒序遍歷數(shù)組 所以這就是為什么越晚加入集合的觀察者越先得到通知
    for (int i = arrLocal.length-1; i>=0; i--)
        // 逐一通知觀察者（調(diào)用update方法）
        ((Observer)arrLocal[i]).update(this, arg);
}

void setChange() 方法：用來設(shè)置一個 boolean 類型的內(nèi)部標(biāo)志，注明目標(biāo)對象發(fā)生了變化。當(dāng)它為 true 時，notifyObservers() 才會通知觀察者。

protected synchronized void setChanged() {
    changed = true;
}

Observer 接口

Observer 接口是抽象觀察者，它監(jiān)視目標(biāo)對象的變化，當(dāng)目標(biāo)對象發(fā)生變化時，觀察者得到通知，并調(diào)用 update 方法，進行相應(yīng)的工作。

【例】警察抓小偷

警察抓小偷也可以使用觀察者模式來實現(xiàn)，警察是觀察者，小偷是被觀察者。代碼如下：

小偷是一個被觀察者，所以需要繼承 Observable 類

public class Thief extends Observable {
    private String name;
    public Thief(String name) {
        this.name = name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void steal() {
        System.out.println("小偷：我偷東西了，有沒有人來抓我！??！");
        super.setChanged(); // changed = true，調(diào)用通知的方法 才會執(zhí)行觀察者的update方法
        super.notifyObservers();
    }
}

警察是一個觀察者，所以需要讓其實現(xiàn) Observer 接口

public class Policemen implements Observer {
    private String name;
    public Policemen(String name) {
        this.name = name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    @Override
    public void update(Observable o, Object arg) {
        System.out.println(this.getName() + "警察：" + ((Thief) o).getName() + "，我已經(jīng)盯你很久了，你可以保持沉默，但你所說的將成為呈堂證供?。。?);
    }
}

客戶端代碼

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 創(chuàng)建小偷對象
        Thief t = new Thief("隔壁老王");
        // 創(chuàng)建警察對象
        Policemen p = new Policemen("小李");
        // 讓警察盯著小偷（訂閱）
        t.addObserver(p);
        // 小偷偷東西（發(fā)布）
        t.steal();
    }
}

輸出