Java设计模式----观察者模式(Observer)
1.什么是观察者模式
建立一种对象与对象之间的依赖关系，一个对象发生改变时将自动通知其他对象，其他对象将相应做出反应。在此，发生改变的对象称为观察目标，而被通知的对象称为观察者，一个观察目标可以对应多个观察者，而且这些观察者之间没有相互联系，可以根据需要增加和删除观察者，使得系统更易于扩展，这就是观察者模式的模式动机。
观察者模式(Observer Pattern)：定义对象间的一种一对多依赖关系，使得每当一个对象状态发生改变时，其相关依赖对象皆得到通知并被自动更新。观察者模式又叫做发布-订阅（Publish/Subscribe）模式、模型-视图（Model/View）模式、源-监听器（Source/Listener）模式或从属者（Dependents）模式。
观察者模式是一种对象行为型模式。
2.实现方式
1).单向联动关系
例子：Sunny软件公司欲开发一款实时在线股票软件，该软件需提供如下功能：当股票购买者所购买的
某支股票价格变化幅度达到5%时，系统将自动发送通知（包括新价格）给购买该股票的所有股民。
试使用观察者模式设计并实现该系统。
分析：目标：股票。观察者：股民
实现方式：单向联动观察者模式
Subject.java
package cn.limbo.design_patterns.observer.one_way_linkage;
import java.util.ArrayList;
/**
* 抽象目标类
* Created by limbo on 2016/12/13.
*/
public abstract class Subject {
protected String name;
protected ArrayList observers = new ArrayList<>();
public Subject(String name) {
this.name = name;
}
//添加
public void attach (Observer observer) {
System.out.println(observer.getName() + "买入这支股票");
observers.add(observer);
}
//删除
public void detach(Observer observer){
System.out.println(observer.getName() + "抛出这支股票");
observers.remove(observer);
}
//通知观察者
public abstract void notifyObservers(String state);
}
package cn.limbo.design_patterns.observer.one_way_linkage;
/**
* 抽象观察者类
* Created by limbo on 2016/12/13.
*/
public abstract class Observer {
private String name;
public Observer(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
//通知后的响应函数
public abstract void doSomething(String state);
}
package cn.limbo.design_patterns.observer.one_way_linkage.concrete_subject;
import cn.limbo.design_patterns.observer.one_way_linkage.Observer;
import cn.limbo.design_patterns.observer.one_way_linkage.Subject;
/**
* 具体目标类：股票类，实现了抽象目标类
* Created by limbo on 2016/12/13.
*/
public class Stock extends Subject {
public Stock(String name) {
super(name);
}
@Override
public void notifyObservers(String state) {
for(Observer o : this.observers){
o.doSomething(state);
}
}
}
package cn.limbo.design_patterns.observer.one_way_linkage.concrete_observer;
import cn.limbo.design_patterns.observer.one_way_linkage.Observer;
/**
* Created by limbo on 2016/12/13.
*/
public class Investor extends Observer {
public Investor(String name) {
super(name);
}
@Override
public void doSomething(String state) {
System.out.println(this.getName() + "发现股票正在" + state);
if(state.equals("上涨")){
System.out.println("他准备抛出");
}else if(state.equals("下跌")){
System.out.println("他准备买入");
}
}
}
@Test
public void oneWayLinkage() {
Subject stock1 = new Stock("A股");
Observer o1, o2, o3;
o1 = new Investor("张三");
o2 = new Investor("李四");
o3 = new Investor("王五");
stock1.attach(o1);
stock1.attach(o2);
stock1.attach(o3);
stock1.notifyObservers("上涨");
}2).双向联动关系
例子：
Sunny软件公司欲开发一款多人联机对战游戏（类似魔兽世界、星际争霸等游戏），在该游戏中，
多个玩家可以加入同一战队组成联盟，当战队中某一成员受到敌人攻击时将给所有其他盟友发送通知，
盟友收到通知后将作出响应。
分析：
这个例子里面我们需要抽象出一个通知中心的抽象类，然后这里存在了两个联动关系，玩家->通知中心
通知中心->玩家，玩家和通知中心既是观察对象也是观察者
实现模式：
双向联动观察者模式
package cn.limbo.design_patterns.observer.two_way_linkage;
import java.util.ArrayList;
/**
* 抽象观察对象
* Created by limbo on 2016/12/13.
*/
public abstract class Subject {
protected String name;
public Subject(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
//添加观察者
public abstract void attach(Observer observer) throws InvalidOptionException;
//删除观察者
public abstract void detach(Observer observer) throws InvalidOptionException;
//通知观察者
public abstract void notifyObserver(Message msg);
}
package cn.limbo.design_patterns.observer.two_way_linkage;
/**
* 抽象观察者
* Created by limbo on 2016/12/13.
*/
public interface Observer {
//接收到通知之后的响应函数
public void response(Message msg);
public String getName();
}
MessageController.java
package cn.limbo.design_patterns.observer.two_way_linkage;
import java.util.ArrayList;
/**
* 消息控制中心，用于接受消息和发送消息
* 既是观察者也是观察目标
* Created by limbo on 2016/12/13.
*/
public class MessageController extends Subject implements Observer {
private ArrayList players;
public MessageController(String name) {
super(name);
players = new ArrayList<>();
}
@Override
public void attach(Observer observer) throws InvalidOptionException {
System.out.println(observer.getName() + "加入游戏");
this.players.add((Player) observer);
}
@Override
public void detach(Observer observer) throws InvalidOptionException {
System.out.println(observer.getName() + "退出游戏");
this.players.remove(observer);
}
@Override
public void notifyObserver(Message msg) {
for(Player p : this.players){
if(!p.getName().equals(msg.getPlayerNameBeingAttack())){
p.response(msg);
}
}
}
//对玩家的求救信息作出反应
@Override
public void response(Message msg) {
this.notifyObserver(msg);
}
}
Player.java
package cn.limbo.design_patterns.observer.two_way_linkage;
/**
* 玩家
* 可以发布求救信息也可以实施救援
* 既是观察者也是观察对象
* Created by limbo on 2016/12/13.
*/
public class Player extends Subject implements Observer{
private MessageController mc;
public Player(String name,MessageController mc) {
super(name);
this.mc = mc;
}
@Override
public void attach(Observer observer) throws InvalidOptionException {
throw new InvalidOptionException("没有该方法");
}
@Override
public void detach(Observer observer) throws InvalidOptionException {
throw new InvalidOptionException("没有该方法");
}
//盟友受到攻击，作出回应
@Override
public void response(Message msg) {
System.out.println(this.name + "收到" + msg.getPlayerNameBeingAttack() + "的求救消息");
System.out.println(this.name + "马上前去支援");
}
//自己受到攻击，向通知中心发送求助信息
@Override
public void notifyObserver(Message msg) {
System.out.println(this.name + " : "+msg.getContent());
this.mc.response(msg);
}
//广播求救信息
public void broadcast(){
Message msg = new Message(this.name,"遭受攻击");
this.notifyObserver(msg);
}
}
Message.java
package cn.limbo.design_patterns.observer.two_way_linkage;
/**
* 求救消息类
* Created by limbo on 2016/12/13.
*/
public class Message {
private String playerNameBeingAttack; //正在遭受攻击的玩家
private String content; //消息内容
public Message(String playerNameBeingAttack, String content) {
this.playerNameBeingAttack = playerNameBeingAttack;
this.content = content;
}
public String getPlayerNameBeingAttack() {
return playerNameBeingAttack;
}
public void setPlayerNameBeingAttack(String playerNameBeingAttack) {
this.playerNameBeingAttack = playerNameBeingAttack;
}
public String getContent() {
return content;
}
public void setContent(String content) {
this.content = content;
}
}
package cn.limbo.design_patterns.observer.two_way_linkage;
/**
* 如果目标无法访问该方法，抛出一个自定义的异常
* Created by limbo on 2016/12/13.
*/
public class InvalidOptionException extends Exception {
public InvalidOptionException(String message) {
super(message);
}
}
3.优缺点
1.主要优点
(1) 观察者模式可以实现表示层和数据逻辑层的分离，定义了稳定的消息更新传递机制，并抽象了更新接口，使得可以有各种各样不同的表示层充当具体观察者角色。(2) 观察者模式在观察目标和观察者之间建立一个抽象的耦合。观察目标只需要维持一个抽象观察者的集合，无须了解其具体观察者。
由于观察目标和观察者没有紧密地耦合在一起，因此它们可以属于不同的抽象化层次。
(3) 观察者模式支持广播通信，观察目标会向所有已注册的观察者对象发送通知，简化了一对多系统设计的难度。
(4) 观察者模式满足“开闭原则”的要求，增加新的具体观察者无须修改原有系统代码，在具体观察者与观察目标之间不存在关联关系的情况下，增加新的观察目标也很方便。
(2) 如果在观察者和观察目标之间存在循环依赖，观察目标会触发它们之间进行循环调用，可能导致系统崩溃。
(3) 观察者模式没有相应的机制让观察者知道所观察的目标对象是怎么发生变化的，而仅仅只是知道观察目标发生了变化。
(3) 观察者模式支持广播通信，观察目标会向所有已注册的观察者对象发送通知，简化了一对多系统设计的难度。
(4) 观察者模式满足“开闭原则”的要求，增加新的具体观察者无须修改原有系统代码，在具体观察者与观察目标之间不存在关联关系的情况下，增加新的观察目标也很方便。
2.主要缺点
(1) 如果一个观察目标对象有很多直接和间接观察者，将所有的观察者都通知到会花费很多时间。(2) 如果在观察者和观察目标之间存在循环依赖，观察目标会触发它们之间进行循环调用，可能导致系统崩溃。
(3) 观察者模式没有相应的机制让观察者知道所观察的目标对象是怎么发生变化的，而仅仅只是知道观察目标发生了变化。
4.适用场景
在以下情况下可以考虑使用观察者模式：
(1) 一个抽象模型有两个方面，其中一个方面依赖于另一个方面，将这两个方面封装在独立的对象中使它们可以各自独立地改变和复用。
(2) 一个对象的改变将导致一个或多个其他对象也发生改变，而并不知道具体有多少对象将发生改变，也不知道这些对象是谁。
(3) 需要在系统中创建一个触发链，A对象的行为将影响B对象，B对象的行为将影响C对象……，可以使用观察者模式创建一种链式触发机制。
(1) 一个抽象模型有两个方面，其中一个方面依赖于另一个方面，将这两个方面封装在独立的对象中使它们可以各自独立地改变和复用。
(2) 一个对象的改变将导致一个或多个其他对象也发生改变，而并不知道具体有多少对象将发生改变，也不知道这些对象是谁。
(3) 需要在系统中创建一个触发链，A对象的行为将影响B对象，B对象的行为将影响C对象……，可以使用观察者模式创建一种链式触发机制。