GOF23设计模式-行为型模式9-观察者模式（Observer）

定义

观察者模式定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象，这个主题对象在状态发生变化时，会通知所有观察者对象，使他们能够自动更新自己。又叫做发布-订阅（Publish-Subscribe）模式。

场景

• 聊天室程序的创建。服务器创建好后，A、B、C三个用户上来公开聊天。A向服务器发送消息，服务器端聊天数据发生改变，希望这些数据分别发给其他在线客户，也就是每个客户端都需要更新服务端的聊天数据。
• 网站上多人订阅的“每日一笑”的新闻，当有这个主题新闻时，将消息发送给所有订阅者。
• 大家一起玩CS游戏时，服务器需要将每个人的方位信息变化发给所有玩家。
  上面这些场景，我们都可以使用观察者模式来处理，可以将多个订阅者、客户称之为观察者；需要同步给多个观察者的数据封装到对象中，称之为目标。

核心

• 观察者模式主要用于1：N的通知，当一个对象（目标对象Subject或Observable）的状态变化时，他需要及时告诉一系列对象（观察者对象，Observer），令他们做出响应，
• 通知观察者的方式：
  • 推
    每次都会把通知以广播方式发送给所有观察者，所有观察者只能被动接收。
  • 拉
    观察者只要知道有情况即可，至于什么时候获取内容，获取什么内容，都由自己决定。

结构图

• Observer：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。这个接口叫做更新接口，通常包含一个update方法，这个方法叫做更新方法。
• Subject：可叫做主题或者抽象通知者，一般由抽象类或者接口实现，它把所有对观察者对象的引用保存在一个容器中，每个主题都可以有任何数量的观察者，抽象主题可以提供增加和删除观察者的接口，还有一个广播消息的方法。
• ConcreteObserver：具体观察者，实现Observer，有自己的状态，但是一般根据主题的状态来自动更新，与主题状态保持一致。
• ConcreteSubject：具体主题类，有自己的状态，当状态变化时会通知所有观察者，观察者会及时更新自己的状态。

特点

• 使用观察者模式的动机：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，那就是要维护相关对象之间的一致性，我们不希望为了维护一致性而使各个类之间紧密耦合，这样会给重用、维护、扩展都带来不便。而观察者模式的关键对象是主题Subject和观察者Observer，一个Subject可以有任意数量的依赖它的Observer，一旦Subject的状态发生了改变，所有Observer都可以得到通知。Subject发出通知时，并不需要知道谁是它的观察者，也就是说具体观察者是谁，它根本不需要知道，而任何一个具体观察者不知道也不需要知道其他观察者的存在。
• 何时使用：当一个对象的改变同时需要改变其他对象时的时候，而且它不知道具体有多少对象要改变时，应该考虑使用观察者模式。
• 观察者模式所做的事其实就是在解除耦合，让耦合的双方都依赖与抽象，而不依赖与具体，从而使得各自的变化都不会直接的影响到另一边的改动。

模拟实现

1. 观察者接口Observer

/**
 * User：tumbler
 * Desc：观察者模式--观察者接口，包含一个update更新方法来同步主题状态
 */
public interface Observer {
    void update(Subject subject);
}

2. 主题对象类Subject

/**
 * User：tumbler
 * Desc：观察者模式--主题类，定义所有观察者容器，注册和删除观察者方法，消息广播方法
 */
public class Subject {

    protected List list = new ArrayList<>();

    public void registerObserver(Observer observer) {
        list.add(observer);
    }

    public void removeObserver(Observer observer) {
        list.remove(observer);
    }

    /**
     * 通知所有观察者更新状态
     */
    public void notifyAllObserver(){
        for (Observer observer : list) {
            observer.update(this);
        }
    }
}

3. 具体主题对象ConcreteSubject

/**
 * User：tumbler
 * Desc：观察者模式--具体主题类
 */
public class ConcreteSubject extends Subject {
    private int state;

    public int getState() {
        return state;
    }

    /**
     * 主题对象状态发生变化时，通知所有观察者
     * @param state
     */
    public void setState(int state) {
        this.state = state;
        this.notifyAllObserver();
    }
}

4. 定义具体观察者ObserverA、ObserverB

/**
 * User：tumbler
 * Desc：观察者模式--具体观察者
 */
public class ObserverA implements Observer {
    private int myState;

    public int getMyState() {
        return myState;
    }

    public void setMyState(int myState) {
        this.myState = myState;
    }

    @Override
    public void update(Subject subject) {
        myState = ((ConcreteSubject)subject).getState();
    }
}

/**
 * User：tumbler
 * Desc：观察者模式--具体观察者
 */
public class ObserverB implements Observer {
    private int myState;

    public int getMyState() {
        return myState;
    }

    public void setMyState(int myState) {
        this.myState = myState;
    }

    @Override
    public void update(Subject subject) {
        myState = ((ConcreteSubject)subject).getState();
    }
}

5. 测试

/**
 * User：tumbler
 * Desc：观察者模式--测试
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //主题对象
        ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();
        //观察者对象
        ObserverA observerA = new ObserverA();
        ObserverB observerB = new ObserverB();
        //将观察者对象注册到主题对象中
        subject.registerObserver(observerA);
        subject.registerObserver(observerB);
        //改变主题对象subject的状态，看观察者的状态
        System.out.println("------------改变状态");
        subject.setState(888);
        System.out.println(observerA.getMyState());  //888
        System.out.println(observerB.getMyState());  //888

        System.out.println("------------改变状态");
        subject.setState(999);
        System.out.println(observerA.getMyState());  //999
        System.out.println(observerB.getMyState());  //999
    }
}

6. UML图
   

使用java的Observable和Observer

javaSE提供了java.util.Observable和java.util.Observer来实现观察者模式。

1. 定义主题对象，继承Observable类

import java.util.Observable;

/**
 * User：tumbler
 * Desc：观察者模式--主题对象
 */
public class ConcreteSubject extends Observable {
    private int state;

    /**
     * 主题对象的状态发生改变，
     * 并调用父类setChanged方法表示状态已发送改变
     * 通知观察者notifyObservers
     * @param state
     */
    public void setState(int state) {
        this.state = state;
        setChanged();
        notifyObservers(state);
    }

    public int getState() {
        return state;
    }
}

2. 定义观察者对象，实现Observer接口

import java.util.Observable;
import java.util.Observer;

/**
 * User：tumbler
 * Desc：观察者模式--具体观察者
 */
public class ObserverA implements Observer {
    private int myState;

    public int getMyState() {
        return myState;
    }

    @Override
    public void update(Observable o, Object arg) {
        myState = ((ConcreteSubject)o).getState();
    }
}

3. 测试

/**
 * User：tumbler
 * Desc：观察者模式--测试
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //定义主题对象
        ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();
        //定义观察者对象
        ObserverA observerA = new ObserverA();
        ObserverA observerB = new ObserverA();
        //将观察者添加到主题对象中
        subject.addObserver(observerA);
        subject.addObserver(observerB);
        //改变主题的状态，看观察者状态的改变
        subject.setState(666);
        System.out.println(observerA.getMyState()); //666
        System.out.println(observerB.getMyState()); //666
    }
}