简说设计模式——观察者模式

一、什么是观察者模式

　　观察者一般可以看做是第三者，比如在学校上自习的时候，大家肯定都有过交头接耳、各种玩耍的经历，这时总会有一个“放风”的小伙伴，当老师即将出现时及时“通知”大家老师来了。再比如，拍卖会的时候，大家相互叫价，拍卖师会观察最高标价，然后通知给其它竞价者竞价，这就是一个观察者模式。

　　对于观察者模式而言，肯定有观察者和被观察者之分。比如在一个目录下建立一个文件，这时系统会通知目录管理器增加目录，并通知磁盘减少空间，在这里，文件就是观察者，目录管理器和磁盘就是被观察者。

　　观察者模式（Observer），又叫发布-订阅模式（Publish/Subscribe），定义对象间一种一对多的依赖关系，使得每当一个对象改变状态，则所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。UML结构图如下：

 　　其中，Subject类是主题，它把所有对观察者对象的引用文件存在了一个聚集里，每个主题都可以有任何数量的观察者。抽象主题提供了一个接口，可以增加和删除观察者对象；Observer类是抽象观察者，为所有的具体观察者定义一个接口，在得到主题的通知时更新自己；ConcreteSubject类是具体主题，将有关状态存入具体观察者对象，在具体主题内部状态改变时，给所有登记过的观察者发出通知；ConcreteObserver是具体观察者，实现抽象观察者角色所要求的更新接口，以便使本身的状态与主题的状态相协同。

　　1. 主题Subject

　　首先定义一个观察者数组，并实现增、删及通知操作。它的职责很简单，就是定义谁能观察，谁不能观察，用Vector是线程同步的，比较安全，也可以使用ArrayList，是线程异步的，但不安全。

 1 public class Subject {
 2 
 3     //观察者数组
 4     private Vector oVector = new Vector<>();
 5     
 6     //增加一个观察者
 7     public void addObserver(Observer observer) {
 8         this.oVector.add(observer);
 9     }
10     
11     //删除一个观察者
12     public void deleteObserver(Observer observer) {
13         this.oVector.remove(observer);
14     }
15     
16     //通知所有观察者
17     public void notifyObserver() {
18         for(Observer observer : this.oVector) {
19             observer.update();
20         }
21     }
22     
23 }

　　2. 抽象观察者Observer

　　观察者一般是一个接口，每一个实现该接口的实现类都是具体观察者。

1 public interface Observer {
2     //更新
3     public void update();
4 }

 　　3. 具体主题

　　继承Subject类，在这里实现具体业务，在具体项目中，该类会有很多变种。

1 public class ConcreteSubject extends Subject {
2 
3     //具体业务
4     public void doSomething() {
5         //...
6         super.notifyObserver();
7     }
8     
9 }

 　　4. 具体观察者

　　实现Observer接口。

1 public class ConcreteObserver implements Observer {
2 
3     @Override
4     public void update() {
5         System.out.println("收到消息，进行处理");
6     }
7 
8 }

 　　5. Client客户端

　　首先创建一个被观察者，然后定义一个观察者，将该被观察者添加到该观察者的观察者数组中，进行测试。

 1 public class Client {
 2     
 3     public static void main(String[] args) {
 4         //创建一个主题
 5         ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();
 6         //定义一个观察者
 7         Observer observer = new ConcreteObserver();
 8         //观察
 9         subject.addObserver(observer);
10         //开始活动
11         subject.doSomething();
12     }
13     
14 }

 　　运行结果如下：

　　

二、观察者模式的应用

　　1. 何时使用

• 一个对象状态改变，所有的依赖对象都将得到通知

 　　2. 方法

• 使用面向对象技术

 　　3. 优点

• 观察者和被观察者是抽象耦合的
• 建立了一套触发机制

 　　4. 缺点

• 如果一个被观察者对象有很多的直接和间接的观察者的话，将所有的观察者都通知到会花费很多时间
• 如果观察者和观察目标间有循环依赖，可能导致系统崩溃
• 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

 　　5. 使用场景

• 关联行为场景
• 事件多级触发场景
• 跨系统的消息变换场景，如消息队列的处理机制

　　6. 应用实例

• 手机丢了，委托别人给其他人发消息通知
• 通知老师/老板来了
• 拍卖，拍卖师观察最高标价，然后通知给其它竞价者竞价
• 在一个目录下建立一个文件，会同时通知目录管理器增加目录，并通知磁盘减少空间，文件是被观察者，目录管理器和磁盘管理器是观察者
• 猫叫了一声，吓着了老鼠，也惊到了主人，猫是被观察者，老鼠和人是观察者

　　7. 注意事项

• 避免循环引用
• 如果顺序执行，某一观察者错误会导致系统卡壳，一般采用异步方式

三、观察者模式的实现

　　下面举一个具体实例，假设上班时间有一部分同事在看股票，一部分同事在看NBA，这时老板回来了，前台通知了部分同事老板回来了，这些同事及时关闭了网页没被发现，而没被通知到的同事被抓了个现行，被老板亲自“通知”关闭网页，UML图如下：

　　1. 通知者接口

 1 public interface Subject {
 2 
 3     //增加
 4     public void attach(Observer observer);
 5     //删除
 6     public void detach(Observer observer);
 7     //通知
 8     public void notifyObservers();
 9     
10     //状态
11     public void setAction(String action);
12     public String getAction();
13     
14 }

 　　2. 观察者

 1 public abstract class Observer {
 2 
 3     protected String name;
 4     protected Subject subject;
 5     
 6     public Observer(String name, Subject subject) {
 7         this.name = name;
 8         this.subject = subject;
 9     }
10     
11     public abstract void update();
12     
13 }

　　3. 具体通知者

　　前台Secretary和老板Boss作为具体通知者，实现Subject接口。这里只给出Secretary类的代码，Boss类与之类似。

 1 public class Secretary implements Subject {
 2 
 3     //同事列表
 4     private List observers = new LinkedList<>();
 5     private String action;
 6 
 7     //添加
 8     @Override
 9     public void attach(Observer observer) {
10         observers.add(observer);
11     }
12 
13     //删除
14     @Override
15     public void detach(Observer observer) {
16         observers.remove(observer);
17     }
18 
19     //通知
20     @Override
21     public void notifyObservers() {
22         for(Observer observer : observers) {
23             observer.update();
24         }
25     }
26 
27     //前台状态
28     @Override
29     public String getAction() {
30         return action;
31     }
32 
33     @Override
34     public void setAction(String action) {
35         this.action = action;
36     }
37     
38 }

 　　4. 具体观察者

　　StockObserver是看股票的同事，NBAObserver是看NBA的同事，作为具体观察者，继承Observer类。这里只给出StockObserver类的代码，NBAObserver类与之类似。

 1 public class StockObserver extends Observer {
 2     
 3     public StockObserver(String name, Subject subject) {
 4         super(name, subject);
 5     }
 6 
 7     @Override
 8     public void update() {
 9         System.out.println(subject.getAction() + "\n" + name + "关闭股票行情，继续工作");
10     }
11 
12 }

 　　5. 前台作为通知者进行通知（Client）

　　前台作为通知者，通知观察者。这里添加adam和tom到通知列表，并从通知列表中删除了adam，测试没在通知列表中的对象不会收到通知。

 1 public class Client {
 2 
 3     public static void main(String[] args) {
 4         //前台为通知者
 5         Secretary secretary = new Secretary();
 6         
 7         StockObserver observer = new StockObserver("adam", secretary);
 8         NBAObserver observer2 = new NBAObserver("tom", secretary);
 9         
10         //前台通知
11         secretary.attach(observer);
12         secretary.attach(observer2);
13         
14         //adam没被前台通知到，所以被老板抓了个现行
15         secretary.detach(observer);
16         
17         //老板回来了
18         secretary.setAction("小心！Boss回来了！");
19         //发通知
20         secretary.notifyObservers();
21     }
22     
23 }

 　　运行结果如下，只有tom接收到了通知：

　　

　　6. 老板作为通知者进行通知（Client）

　　老板作为通知者，通知观察者。这里将tom从老板的通知列表中移除，老板只通知到了adam。

 1 public class Client {
 2 
 3     public static void main(String[] args) {
 4         //老板为通知者
 5         Boss boss = new Boss();
 6         
 7         StockObserver observer = new StockObserver("adam", boss);
 8         NBAObserver observer2 = new NBAObserver("tom", boss);
 9         
10         //老板通知
11         boss.attach(observer);
12         boss.attach(observer2);
13         
14         //tom没被老板通知到，所以不用挨骂
15         boss.detach(observer2);
16         
17         //老板回来了
18         boss.setAction("咳咳，我大Boss回来了！");
19         //发通知
20         boss.notifyObservers();
21     }
22     
23 }

　　运行结果如下，只有adam挨骂了：　

　　

 

　　当一个对象的改变需要同时改变其它对象，并且它不知道具体有多少对象有待改变的时候，应该考虑使用观察者模式。

　　而使用观察者模式的动机在于：将一个系统分割成一系列相互协作的类有一个很不好的副作用，就是需要维护相关对象间的一致性，我们不希望为了维持一致性而使各类紧密耦合，这样会给维护、扩展和重用都带来不便，而观察者模式所做的工作就是在解除耦合。

 

　　源码地址：https://gitee.com/adamjiangwh/GoF