GOF设计模式-对象行为型模式-观察者模式

对象间的联动——观察者模式

观察者模式是设计模式中的“超级模式”，其应用随处可见，在之后几篇文章里，我将向大家详 细介绍观察者模式。
“红灯停，绿灯行”，在日常生活中，交通信号灯装点着我们的城市，指挥着日益拥挤的城市交 通。当红灯亮起，来往的汽车将停止；而绿灯亮起，汽车可以继续前行。在这个过程中，交 通信号灯是汽车（更准确地说应该是汽车驾驶员）的观察目标，而汽车是观察者。随着交通 信号灯的变化，汽车的行为也将随之而变化，一盏交通信号灯可以指挥多辆汽车。

观察者模式概述

观察者模式是使用频率最高的设计模式之一，它用于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，其他对象将相应作出反应。在观察者模式中，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可以没有任何相互联系，可以根据需要增加和删除观察者，使得系 统更易于扩展。

观察者模式定义如下： 观察者模式(Observer Pattern)：定义对象之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 的别名包括发布-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。
观察者模式结构中通常包括观察目标和观察者两个继承层次结构，其结构如图：

 

在观察者模式结构图中包含如下几个角色：

● Subject（目标）：目标又称为主题，它是指被观察的对象。在目标中定义了一个观察者集 合，一个观察目标可以接受任意数量的观察者来观察，它提供一系列方法来增加和删除观察 者对象，同时它定义了通知方法notify()。目标类可以是接口，也可以是抽象类或具体类。
● ConcreteSubject（具体目标）：具体目标是目标类的子类，通常它包含有经常发生改变的数 据，当它的状态发生改变时，向它的各个观察者发出通知；同时它还实现了在目标类中定义 的抽象业务逻辑方法（如果有的话）。如果无须扩展目标类，则具体目标类可以省略。
● Observer（观察者）：观察者将对观察目标的改变做出反应，观察者一般定义为接口，该接 口声明了更新数据的方法update()，因此又称为抽象观察者。
● ConcreteObserver（具体观察者）：在具体观察者中维护一个指向具体目标对象的引用，它 存储具体观察者的有关状态，这些状态需要和具体目标的状态保持一致；它实现了在抽象观 察者Observer中定义的update()方法。通常在实现时，可以调用具体目标类的attach()方法将自 己添加到目标类的集合中或通过detach()方法将自己从目标类的集合中删除。

使用场景栗子：

有一个微信公众号服务，不定时发布一些消息，关注公众号就可以收到推送消息，取消关注就收不到推送消息。

定义一个抽象被观察者接口

package com.jstao.observer; /*** * 抽象被观察者接口 * 声明了添加、删除、通知观察者方法 * @author jstao * */ public interface Observerable { public void registerObserver(Observer o); public void removeObserver(Observer o); public void notifyObserver(); }

定义一个抽象观察者接口

package com.jstao.observer; /*** * 抽象观察者 * 定义了一个update()方法，当被观察者调用notifyObservers()方法时，观察者的update()方法会被回调。 * @author jstao * */ public interface Observer { public void update(String message); }

定义被观察者，实现了Observerable接口，对Observerable接口的三个方法进行了具体实现，同时有一个List集合，用以保存注册的观察者，等需要通知观察者时，遍历该集合即可。

package com.jstao.observer; import java.util.ArrayList; import java.util.List; /** * 被观察者，也就是微信公众号服务 * 实现了Observerable接口，对Observerable接口的三个方法进行了具体实现 * @author jstao * */ public class WechatServer implements Observerable { //注意到这个List集合的泛型参数为Observer接口，设计原则：面向接口编程而不是面向实现编程 private List list; private String message; public WechatServer() { list = new ArrayList(); } @Override public void registerObserver(Observer o) { list.add(o); } @Override public void removeObserver(Observer o) { if(!list.isEmpty()) list.remove(o); } //遍历 @Override public void notifyObserver() { for(int i = 0; i < list.size(); i++) { Observer oserver = list.get(i); oserver.update(message); } } public void setInfomation(String s) { this.message = s; System.out.println("微信服务更新消息： " + s); //消息更新，通知所有观察者 notifyObserver(); } }

定义具体观察者，微信公众号的具体观察者为用户User

package com.jstao.observer; /** * 观察者 * 实现了update方法 * @author jstao * */ public class User implements Observer { private String name; private String message; public User(String name) { this.name = name; } @Override public void update(String message) { this.message = message; read(); } public void read() { System.out.println(name + " 收到推送消息： " + message); } }

编写一个测试类

首先注册了三个用户，ZhangSan、LiSi、WangWu。公众号发布了一条消息"PHP是世界上最好用的语言！"，三个用户都收到了消息。

用户ZhangSan看到消息后颇为震惊，果断取消订阅，这时公众号又推送了一条消息，此时用户ZhangSan已经收不到消息，其他用户

还是正常能收到推送消息。

package com.jstao.observer; public class Test { public static void main(String[] args) { WechatServer server = new WechatServer(); Observer userZhang = new User("ZhangSan"); Observer userLi = new User("LiSi"); Observer userWang = new User("WangWu"); server.registerObserver(userZhang); server.registerObserver(userLi); server.registerObserver(userWang); server.setInfomation("PHP是世界上最好用的语言！"); System.out.println("----------------------------------------------"); server.removeObserver(userZhang); server.setInfomation("JAVA是世界上最好用的语言！"); } }

测试结果：

 

观察者模式总结

观察者模式是一种使用频率非常高的设计模式，无论是移动应用、Web应用或者桌面应用，观 察者模式几乎无处不在，它为实现对象之间的联动提供了一套完整的解决方案，凡是涉及到 一对一或者一对多的对象交互场景都可以使用观察者模式。观察者模式广泛应用于各种编程 语言的GUI事件处理的实现，在基于事件的XML解析技术（如SAX2）以及Web事件处理中也 都使用了观察者模式。
1.主要优点
观察者模式的主要优点如下：
(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.主要缺点
观察者模式的主要缺点如下：
(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。
3.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。