观察者模式

声明： 本文内容属于《Head First 设计模式》阅读笔记，文中涉及到的知识案例等直接或间接来源于该书。《Head First 设计模式》通过有趣的图表+文字的形式，让人自然学习设计模式，非常棒，推荐阅读。

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观察者模式概念：

        定义了对象之间的一对多依赖，这样一来，当一个对象改变状态时，它的所有依赖者都会收到通知并自动更新。

图示说明：

注：观察者模式是所有设计模式中应用最多、最广的设计模式，不论是MVC等框架，还是监听器、MQ等等，都有用到观察者模式。

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案例(辅助理解)：

提示： 观察者模式使用灵活，下面只是一个简单的例子，在不同的情境下，可能有不同的表现形式。

情景介绍：

       现在有一个气象站，其能实时提供变化了的气象数据；同时有三个公告板，分别要根据气象站的气象数据信息，显示：实时的气象信息、统计后的气象信息(如:统计温度平均值等等)、气象预报信息。

从观察者模式出发：

       气象站可视为被观察者Subject，三个公告板可视为三个观察者Observer。再进行基本的抽象-封装-继承/实现-多态，可以有以下UML类图：
       其中Subject为被观察者需要实现的接口，其中三个主要的方法分别是:注册(观察者开始观察被观察者)、移除(观察者取消观察被观察者)、通知(被观察者发送消息给观察者)；Observer为观察者需要实现的接口，只有一个方法:更新(被观察者发送消息后，会走此方法进行各个观察者的逻辑操作)。
注：这只是最基本的方法示例，可以根据实际业务情况灵活变通或对其进行拓展。对观察者模式理念切实的理解，还需要借助一下具体实现类，下面会给出代码及测试示例，以供进一步理解此模式。

上述观察者模式示例中的几个核心类：

• Subject：

  import com.szlaozicl.designpattern.observer.observer.Observer;
  
  /**
   * 主题(即:可/被观察者)
   *
   * 注:所有被观察者均应实现此接口。
   *
   * @author JustryDeng
   * @date 2019/10/12 11:53
   */
  public interface Subject {
  
      /**
       * 注册(新增)观察者
       *
       * @param o
       *            要注册的观察者对象
       *
       * @return 是否注册成功
       * @date 2019/10/12 11:53
       */
      boolean registerObserver(Observer o);
  
      /**
       * 注销(移除)观察者
       *
       * @param o
       *            要注销的观察者对象
       *
       * @return 是否注销成功
       * @date 2019/10/12 11:53
       */
      boolean removeObserver(Observer o);
  
      /**
       * 通知观察者们
       *
       * @date 2019/10/12 11:53
       */
      void notifyObservers();
  }
  

• WeatherData：

  import com.szlaozicl.designpattern.observer.observer.Observer;
  import com.szlaozicl.designpattern.observer.subject.Subject;
  import lombok.Data;
  
  import java.util.ArrayList;
  
  /**
   * 气象数据
   *
   * @author JustryDeng
   * @date 2019/10/12 12:09
   */
  @Data
  public class WeatherData implements Subject {
  
      /** 温度 */
      private float temperature;
  
      /** 湿度 */
      private float humidity;
  
      /** 气压(千帕) */
      private float pressure;
  
      /**
       * 观察者容器
       *
       * 注: 观察者的 注册 与 注销， 操作此集合即可
       */
      private ArrayList<Observer> observers = new ArrayList<>(8);
  
      @Override
      public boolean registerObserver(Observer o) {
          return observers.add(o);
      }
  
      @Override
      public boolean removeObserver(Observer o) {
          int index = observers.indexOf(o);
          if (index >= 0) {
              observers.remove(index);
          }
          return true;
      }
  
      @Override
      public void notifyObservers() {
          for (Observer observer : observers) {
              // 这里采用: 观察者主动从 被观察者拉数据的方式
              // void update(Subject subject, Object... args);
              observer.update(this);
          }
      }
  
      /**
       * 当参数值改变时，会调用此方法
       *
       * @date 2019/10/12 12:33
       */
      private void measurementsChanged() {
          notifyObservers();
      }
  
      /**
       * 设置参数值
       *
       * @param temperature
       *            温度
       * @param humidity
       *            湿度
       * @param pressure
       *            气压
       *
       * @date 2019/10/12 12:33
       */
      public void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure) {
          boolean haveChange = this.temperature != temperature
                  || this.humidity != humidity || this.pressure != pressure;
          if (haveChange) {
              this.temperature = temperature;
              this.humidity = humidity;
              this.pressure = pressure;
              measurementsChanged();
          }
  
      }
  
  }
  

• Observer：

  import com.szlaozicl.designpattern.observer.subject.Subject;
  
  /**
   * 观察者
   *
   * 注:所有观察者均应实现此接口。
   *
   * @author JustryDeng
   * @date 2019/10/12 11:57
   */
  public interface Observer {
  
      /**
       * 更新
       *
       *  注: 当被观察者发生变化时， 有两种方式将数据 从主题传递给观察者
       *      1. 被观察者 主动传参给 观察者， 即: 被观察者主动推数据给观察者
       *      2. 观察者 通过调用 被观察者的一些方法(如:getter)主动获取相关数据, 即:观察者主动从被观察者拉数据
       *
       * @param subject
       *            主题(即:被观察者对象)
       *            注:用于 观察者主动从被观察者拉数据。
       * @param args
       *            被观察者注定push给观察者的参数
       *            注:用于 被观察者主动推数据给观察者。
       *
       * @date 2019/10/12 12:00
       */
      void update(Subject subject, Object... args);
  }
  

• ConcreteObserver：

  import com.szlaozicl.designpattern.observer.observer.Observer;
  import com.szlaozicl.designpattern.observer.other.Display;
  import com.szlaozicl.designpattern.observer.subject.Subject;
  import com.szlaozicl.designpattern.observer.subject.impl.WeatherData;
  import lombok.Data;
  
  /**
   * 实时信息 观察者
   *
   * @author JustryDeng
   * @date 2019/10/12 12:48
   */
  @Data
  public class ConcreteObserver implements Observer, Display {
  
      /** 温度 */
      private float temperature;
  
      /** 湿度 */
      private float humidity;
  
      /** 气压(千帕) */
      private float pressure;
  
      @Override
      public void update(Subject subject, Object... args) {
          if (subject instanceof WeatherData) {
              WeatherData weatherData = (WeatherData)subject;
              this.temperature = weatherData.getTemperature();
              this.humidity = weatherData.getHumidity();
              this.pressure = weatherData.getPressure();
          }
          display();
      }
  
      @Override
      public void display() {
          String info = "\n【实时信息观察者ConcreteObserver】观察到的数据是:\n"
                  .concat("\t当前温度: ").concat(String.valueOf(temperature)).concat("\n")
                  .concat("\t当前湿度: ").concat(String.valueOf(humidity)).concat("\n")
                  .concat("\t当前气压: ").concat(String.valueOf(pressure)).concat("\n");
          System.out.println(info);
      }
  }
  

注：观察者ForecastObserver与观察者StatisticsObserver的代码，这里就不再给出了，可详见文末完整代码托管链接。

测试一下：

• 测试类：

  import com.szlaozicl.designpattern.observer.observer.impl.ConcreteObserver;
  import com.szlaozicl.designpattern.observer.observer.impl.ForecastObserver;
  import com.szlaozicl.designpattern.observer.observer.impl.StatisticsObserver;
  import com.szlaozicl.designpattern.observer.subject.impl.WeatherData;
  
  import java.util.concurrent.TimeUnit;
  
  /**
   * 测试 --- 观察者模式
   *
   * @author JustryDeng
   * @date 2019/10/12 13:23
   */
  public class Test {
  
      /**
       * 函数入口
       */
      public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
          /// 创建 被观察者
          WeatherData weatherData = new WeatherData();
  
          /// 创建 观察者们
          ConcreteObserver concreteObserver = new ConcreteObserver();
          ForecastObserver forecastObserver = new ForecastObserver();
          StatisticsObserver statisticsObserver = new StatisticsObserver();
  
          /// 观察者 进行注册，开始观察 被观察者
          boolean resultOne = weatherData.registerObserver(concreteObserver);
          boolean resultTwo = weatherData.registerObserver(forecastObserver);
          boolean resultThree = weatherData.registerObserver(statisticsObserver);
          System.out.println("concreteObserver注册观察weatherData, " + (resultOne ? "成功!" : "失败!"));
          System.out.println("forecastObserver注册观察weatherData, " + (resultTwo ? "成功!" : "失败!"));
          System.out.println("registerObserver注册观察weatherData, " + (resultThree ? "成功!" : "失败!"));
  
          /// ------------------------ 测试验证
          // 被观察者 第一次数据发生变化
          TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
          System.err.println("\n被观察者 第一次 数据发生变化！");
          weatherData.setMeasurements(10.5F, 0.23F, 50.2F);
  
  
  
          // 被观察者 第二次数据发生变化
          TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
          System.err.println("被观察者 第二次 数据发生变化！");
          weatherData.setMeasurements(27.5F, 0.68F, 100.2F);
  
          /// 观察者 取消观察
          boolean resultFour = weatherData.removeObserver(concreteObserver);
          boolean resultFive = weatherData.removeObserver(forecastObserver);
          boolean resultSix = weatherData.removeObserver(statisticsObserver);
          System.out.println("concreteObserver取消观察weatherData, " + (resultFour ? "成功!" : "失败!"));
          System.out.println("forecastObserver取消观察weatherData, " + (resultFive ? "成功!" : "失败!"));
          System.out.println("registerObserver取消观察weatherData, " + (resultSix ? "成功!" : "失败!"));
  
          // 被观察者 第三次数据发生变化
          TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
          System.err.println("\n被观察者 第三次 数据发生变化！");
          weatherData.setMeasurements(30.5F, 0.88F, 680.2F);
      }
  }
  

• 运行测试类main方法,控制台输出：
  

观察者模式学习完毕 ！

^_^ 如有不当之处，欢迎指正

^_^ 参考资料
        《Head First 设计模式》Eric Freeman & Elisabeth Freeman with Kathy Sierra & Bert Bates著，O’Reilly Taiwan公司译，UMLChina改编

^_^ 测试代码托管链接
         https://github.com/JustryDeng…DesignPattern

^_^ 本文已经被收录进《程序员成长笔记(六)》，笔者JustryDeng