设计模式2：观察者(Observer)模式

背景问题：假设我们现在接到一个来自气象台的软件开发合约，对方希望我们开发一个天气预报类的软件。假设需要建立三种布告板，分别显示目前的状况，气象统计及简单的预报。当气象台提供的WeatherObject对象获得最新的测量数据时，三种布告板必须实时更新。如气象台所说，他们的WeatherData源文件中有getTemperature( ),getHumidity( ),getPressure( ),measurementsChanged( )。对于前三个方法各自返回最近的气象测量数据，我们不用在乎这些方法如何设置变量，WeatherData对象自己知道如何从气象台获取更新。而最后一个方法作为一个线索提示我们需要在这里添加代码，顾名思义一旦三个变量更新，这个方法会被调用。

 

顺水推舟：根据气象台的暗示，在measurementsChanged( )方法中添加我们的代码貌似是个不错的选择：

public class WeatherData{

   public void measurementsChanged(){
        float temp = getTemperature();
        float humidity = getHumidity();
        float pressure = getPressure();

        currentConditionsDisplay.update(temp,humidity,pressure);
        statisticsDisplay.update(temp,humidity,pressure);
        forecastDisplay.update(temp,humidity,pressure);
   ]
}

 

思考： 哪里出了问题？回想我们在设计模式1博文中讨论过的设计原则，显而易见

currentConditionsDisplay.update(temp,humidity,pressure);
statisticsDisplay.update(temp,humidity,pressure);
forecastDisplay.update(temp,humidity,pressure);

是针对具体实现在编程，这样会导致我们以后再增加或删除布告板时必须修改程序，而至少，update()在这里看起来像一个统一的接口，参数都是温度，湿度，气压。         

这也就引出了我们博客讨论的第三个设计原则：为了交互对象之间的松耦合设计而努力。松耦合有利于我们建立有弹性的系统，能够应对变化，是因为对象之间的互相依赖降低到了最低。这符合我们这篇博客所论述的主题： 观察者模式。

 

炒冷饭：观察者模式定义了对象之间的一对多依赖，这样一来，对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。当思考这个定义时，我们会发现很有道理。我们的WeatherData类正是此处所说的“一”，而我们的“多”正是此处使用的天气预测的各种布告板。我们还必须记得，每个布告板都有差异，这也就是为什么我们需要一个共同的接口的原因。尽管布告板的类不一样，但是它们都应该实现相同的接口，好让WeatherData对象能够知道如何把观测值送给它们。显而易见：update()方法应该在所有布告板都实现的共同接口里定义。

 

解决方案：

方案一：不使用JAVA为观察者模式提供的内置支持（理由：自己动手丰衣足食，自己建立的一切都会更具有弹性，况且建立这一切并不是很麻烦）

1.接口部分

a.主题接口(Subject.java)

public interface Subject {
    public void registerObserver(Observer o);
    public void removeObserver(Observer o);
    public void notifyObserver();
}

b.观察者接口(Observer.java)

public interface Observer {
    public void update(float temp,float humidity,float pressure);
}

c.显示接口(DisplayElement)

public interface DisplayElement {
    public void display();
}

2.实现部分

a.主题实现(WeatherData.java) 

import java.util.*;
public class WeatherData implements Subject{ //WeatherData现在实现了Subject接口
    private ArrayList observers;//加上了ArrayList来记录观察者,此ArrayList是在构造函数中建立的
    private float temperature;
    private float humidity;
    private float pressure;
    public WeatherData(){
        observers=new ArrayList();
    }
    public void registerObserver(Observer o){
        observers.add(o);//当注册观察者时,我们只要把它加到ArrayList的后面即可
    }
    public void removeObserver(Observer o){
        int i=observers.indexOf(o);//同样地,当观察者想取消注册,我们把它从ArrayList中删除即可
        if(i>0){
            observers.remove(i);
        }
    }
    public void notifyObserver(){//我们把状态告诉每个观察者,因为观察者都实现了update(),所以我们知道如何通知它们
        for(int i=0;i
            Observer observer=(Observer)observers.get(i);
            observer.update(temperature,humidity,pressure);
        }
    }
    public void measurementsChanged(){
        notifyObserver();//当从气象站得到更新观测值时,我们通知观察者
    }
    public void setMeasurements(float temperature,float humidity,float pressure){
        this.temperature=temperature;//测试布告板,也可以写代码从网站上抓取观测值
        this.humidity=humidity;
        this.pressure=pressure;
        measurementsChanged();
    }
    public float getTemperature(){
        return temperature;
    }
    public float getHumidity(){
        return humidity;
    }
    public float getPressure(){
        return pressure;
    }

}

b.观察者即布告板的实现(CurrentConditionsDisplay.java) 

public class CurrentConditionsDisplay implements Observer,DisplayElement{//实现了Observer接口,所以可以从WeatherData对象中获得改变
    private float temperature;
    private float humidity;
    private Subject weatherData;
    public CurrentConditionsDisplay(Subject weatherData){//构造器需要weatherData对象(也就是主题)作为注册之用
        this.weatherData=weatherData;
        weatherData.registerObserver(this);
    }
    public void update(float temperature,float humidity,float pressure){
        this.temperature=temperature;//当update()被调用时,我们把温度和湿度保存起来,然后调用display()
        this.humidity=humidity;
        display();
    }
    public void display(){
        System.out.println("Current conditions:"+temperature+"F degrees and "+humidity+"%humidity");
    }
}

3.测试程序(WeatherStation.java) 

import java.util.*;
public class WeatherStation {
    public static void main(String[] args) {
        WeatherData weatherData = new WeatherData();

        CurrentConditionsDisplay currentDisplay =
            new CurrentConditionsDisplay(weatherData);
        //StatisticsDisplay statisticsDisplay = new StatisticsDisplay(weatherData);
        //ForecastDisplay forecastDisplay = new ForecastDisplay(weatherData);

        weatherData.setMeasurements(80, 65, 30.4f);
        weatherData.setMeasurements(82, 70, 29.2f);
        weatherData.setMeasurements(78, 90, 29.2f);
    }
}

4.测试界面