Java设计模式之观察者模式
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简介
当对象间存在一对多关系时，可以考虑使用观察者模式（Observer Pattern）。比如，当一个对象被修改时，则会自动通知它的依赖对象。观察者模式属于行为型模式。
实现
接下来将用三个例子来说明观察者模式，详细代码可以参考文末的地址。
需求
现在有一个气象站，想对外发布数据，有一个公司知道后想要通过天气站的数据建立一个天气看板，这就交给了公司的开发小王，小王拿到需求后，很快就开始行动了，下面就是小王的实现方法
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气象站类，主要提供温度、压力、湿度参数，以及数据更新，数据通知，再把需要接收参数的看板加进来指定通知对象。
public class WeatherData { /** * 温度 */ private float mTemperate; /** * 压力 */ private float mPressure; /** * 湿度 */ private float mHumidity; private CurrentConditions mCurrentConditions; /** * 加入需要通知的看板 * @param mCurrentConditions */ public WeatherData(CurrentConditions mCurrentConditions) { this.mCurrentConditions = mCurrentConditions; } public float getTemperature() { return mTemperate; } public float getPressure() { return mPressure; } public float getHumidity() { return mHumidity; } /** * 通知数据修改 */ public void dataChange() { mCurrentConditions.update(getTemperature(), getPressure(), getHumidity()); } /** * 数据修改 同时调用通知方法 * * @param mTemperature * @param mPressure * @param mHumidity */ public void setData(float mTemperature, float mPressure, float mHumidity) { this.mTemperate = mTemperature; this.mPressure = mPressure; this.mHumidity = mHumidity; dataChange(); } }
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然后就是温度看板，获取当前的温度，两个方法，一个接收数据更新，一个展示数据。
public class CurrentConditions { private float mTemperature; private float mPressure; private float mHumidity; public void update(float mTemperature, float mPressure, float mHumidity) { this.mTemperature = mTemperature; this.mPressure = mPressure; this.mHumidity = mHumidity; display(); } public void display() { System.out.println("***Today mTemperature: " + mTemperature + "***"); System.out.println("***Today mPressure: " + mPressure + "***"); System.out.println("***Today mHumidity: " + mHumidity + "***"); } } -
好了咱们开始测试一下看看效果如何
public class InternetWeather { public static void main(String[] args) { CurrentConditions mCurrentConditions = new CurrentConditions(); WeatherData mWeatherData = new WeatherData(mCurrentConditions); mWeatherData.setData(30, 150, 40); } } -
执行结果
***Today mTemperature: 30.0*** ***Today mPressure: 150.0*** ***Today mHumidity: 40.0***
好了看起来需求已经满足了，开始使用吧，然而没过多久，另外一个公司也和天气站联系上了，想要他们提供的天气数据来展示明天的天气，小王一听便说那还不简单，去weather类里面加上你的看板类，加上通知，加上。。
不对啊，这加一个使用者就这么麻烦了，那以后要是来了更多的使用者怎么办？又或者有的使用者突然又不使用这个数据了，想要取消通知怎么办？要是按这样的话改来改去每次修改都要重新上线，会非常麻烦，数据的及时性也得不到保证。小王头疼不已，这时候公司里的老李看到了，笑呵呵的说小王，不要着急，我们再重新看看你写的方法，再想想需要加入的接口和你有什么共同的地方，咱们把它抽离出去，然后再。。。。。小王在老李的帮助下很快做出了第二版实现
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首先我们加入数据提供方接口，将我们之前提到了的，新增需求方，删除需求方，以及通知加入进去
public interface Subject { /** * 注册观察者 * @param o */ void registerObserver(Observer o); /** * 移除观察者 * @param o */ void removeObserver(Observer o); /** * 通知观察者 */ void notifyObservers(); } -
接着就是需求方的接口，主要用来获取数据
public interface Observer { /** * 数据更新 * @param mTemperate * @param mPressure * @param mHumidity */ void update(float mTemperate, float mPressure, float mHumidity); } -
接着修改之前的天气数据类，在这里面我们实现前面的数据提供方的接口，然后重写里面的方法，注册接口我们暂时使用list作为存储观察者的集合，移除接口就是移除集合中的观察者，这里我们检查一下观察者是否存在集合中再移除，然后是通知接口，我们遍历集合逐个通知需求方。（这里我们是将数据一个一个的传给使用方）。
public class WeatherDataSt implements Subject { private float mTemperate; private float mPressure; private float mHumidity; private ListmObservers; public WeatherDataSt() { mObservers = new ArrayList<>(); } public float getTemperature() { return mTemperate; } public float getPressure() { return mPressure; } public float getHumidity() { return mHumidity; } public void dataChange() { notifyObservers(); } public void setData(float mTemperate, float mPressure, float mHumidity) { this.mTemperate = mTemperate; this.mPressure = mPressure; this.mHumidity = mHumidity; dataChange(); } @Override public void registerObserver(Observer o) { mObservers.add(o); } @Override public void removeObserver(Observer observer) { if (mObservers.contains(observer)) { mObservers.remove(observer); } } @Override public void notifyObservers() { for (Observer mObserver : mObservers) { mObserver.update(getTemperature(), getPressure(), getHumidity()); System.out.println("开始通知：" + mObserver.getClass().getSimpleName()); } } } -
天气看板中实现观察者接口,实现当中的数据接口
public class CurrentConditions implements Observer { private float mTemperate; private float mPressure; private float mHumidity; @Override public void update(float mTemperate, float mPressure, float mHumidity) { this.mHumidity = mHumidity; this.mPressure = mPressure; this.mTemperate = mTemperate; display(); } public void display() { System.out.println("***Today mTemperate:" + mTemperate + "***"); System.out.println("***Today mPressure:" + mPressure + "***"); System.out.println("***Today mHumidity:" + mHumidity + "***"); } } -
在查看明天的天气面板实现观察者接口
public class ForcesConditions implements Observer { private float mTemperate; private float mPressure; private float mHumidity; @Override public void update(float mTemperate, float mPressure, float mHumidity) { this.mTemperate = mTemperate; this.mPressure = mPressure; this.mHumidity = mHumidity; display(); } public void display() { System.out.println("**明天温度:" + (mTemperate + Math.random()) + "**"); System.out.println("**明天气压:" + (mPressure + 10 * Math.random()) + "**"); System.out.println("**明天湿度:" + (mHumidity + Math.random()) + "**"); } } -
然后我们编写测试类
public class InternetWeather { public static void main(String[] args) { CurrentConditions mCurrentConditions= new CurrentConditions(); ForcesConditions mForcesConditions = new ForcesConditions(); WeatherDataSt mWeatherDataSt = new WeatherDataSt(); //注册天气看板 mWeatherDataSt.registerObserver(mCurrentConditions); mWeatherDataSt.registerObserver(mForcesConditions); mWeatherDataSt.setData(30, 150, 40); //移除看板 mWeatherDataSt.removeObserver(mCurrentConditions); mWeatherDataSt.setData(40, 250, 50); } } -
打印结果
***Today mTemperate:30.0*** ***Today mPressure:150.0*** ***Today mHumidity:40.0*** 开始通知：CurrentConditions **明天温度:30.708855560149452** **明天气压:156.09944964615488** **明天湿度:40.252322896560706** 开始通知：ForcesConditions **明天温度:40.194891069978894** **明天气压:253.89775138044408** **明天湿度:50.95728186211783** 开始通知：ForcesConditions
我们看到经过老李的一番指导，现在的设计基本上满足了需求，即使新增看板继续继承观察者接口，不需要的观察者就可以直接移除，这样提高了扩展性，去除了之前代码每次新增需要修改代码的弊端，实现了开闭原则。
接着老李又说，小王啊，其实java内置对象中就已经实现了观察者模式我们只需要拿来用就可以了。。。
怎么用呢？请看下面的实现。
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天气数据，这里我们不再实现subject接口，反而继承java内置对象Observable，在内置对象中已经帮我们实现了通知，注册，移除等方法，所以我们只需要写我们自定义的方法就行了。
public class WeatherData extends Observable { private float mTemperate; private float mPressure; private float mHumidity; public float getTemperature() { return mTemperate; } public float getPressure() { return mPressure; } public float getHumidity() { return mHumidity; } /** * 通知数据已修改 */ public void dataChange() { //Observable的源码中setChanged()，设置changed为true表示数据已经修改，只有当changed为true的时候notifyObservers()方法才会通知修改 this.setChanged(); this.notifyObservers(new AssembleWeatherData(getTemperature(), getPressure(), getHumidity())); } /** * 修改数据 * @param mTemperate * @param mPressure * @param mHumidity */ public void setData(float mTemperate, float mPressure, float mHumidity) { this.mTemperate = mTemperate; this.mPressure = mPressure; this.mHumidity = mHumidity; dataChange(); } } -
同样天气看板类只用实现Observer接口，重写当中的update方法就行了
public class CurrentConditions implements Observer { private float mTemperate; private float mPressure; private float mHumidity; @Override public void update(Observable arg0, Object arg1) { this.mTemperate = ((AssembleWeatherData) (arg1)).mTemperate; this.mPressure = ((AssembleWeatherData) (arg1)).mPressure; this.mHumidity = ((AssembleWeatherData) (arg1)).mHumidity; display(); } public void display() { System.out.println("***Today mTemperate:" + mTemperate + "***"); System.out.println("***Today mPressure:" + mPressure + "***"); System.out.println("***Today mHumidity:" + mHumidity + "***"); } } -
另外一个天气看板，一样的实现
public class ForecastConditions implements Observer { private float mTemperate; private float mPressure; private float mHumidity; /** * 数据更新 同时调用展示数据方法 * * @param arg0 * @param arg1 */ @Override public void update(Observable arg0, Object arg1) { this.mTemperate = ((AssembleWeatherData) (arg1)).mTemperate; this.mPressure = ((AssembleWeatherData) (arg1)).mPressure; this.mHumidity = ((AssembleWeatherData) (arg1)).mHumidity; display(); } /** * 展示数据 */ public void display() { System.out.println("**明天温度:" + (mTemperate + Math.random()) + "**"); System.out.println("**明天气压:" + (mPressure + 10 * Math.random()) + "**"); System.out.println("**明天湿度:" + (mHumidity + Math.random()) + "**"); } } -
为了方便传递数据，我们再新建一个AssembleWeatherData类，用于设计返回数据内容
public class AssembleWeatherData { public float mTemperate; public float mPressure; public float mHumidity; public AssembleWeatherData(float mTemperate, float mPressure, float mHumidity) { this.mTemperate = mTemperate; this.mPressure = mPressure; this.mHumidity = mHumidity; } } -
接着我们新建测试类
public class InternetWeather { public static void main(String[] args) { CurrentConditions mCurrentConditions; ForecastConditions mForecastConditions; WeatherData mWeatherData; mCurrentConditions = new CurrentConditions(); mForecastConditions = new ForecastConditions(); mWeatherData = new WeatherData(); //java内置观察者模式中的addObserver方法，用于注册观察者 mWeatherData.addObserver(mCurrentConditions); mWeatherData.addObserver(mForecastConditions); mWeatherData.setData(30, 150, 40); //内置方法，用于移除观察者，重新修改数据 mWeatherData.deleteObserver(mCurrentConditions); mWeatherData.setData(35, 150, 60); } } -
打印数据
**明天温度:30.676433372455936** **明天气压:154.2686999140749** **明天湿度:40.015042461544155** ***Today mTemperate:30.0*** ***Today mPressure:150.0*** ***Today mHumidity:40.0*** **明天温度:35.4090594721898** **明天气压:157.28459919820716** **明天湿度:60.286781430877525**
果然经过老李一番重构，小王很快就明白了，观察者模式的好处，看着老李地中海的脑袋心想，这或许就是成为大牛的代价吧。。。。
总结
前面讲述了两种观察者模式的实现方法，一个是我们自己写的接口做的实现，另一种是直接使用java中的内置观察者模式实现，两者各有各的优势和缺点，对于一般的情况内置观察者就能满足，但是有一点Observable是一个类不是接口所以只能继承他，但由于java只能对接口多继承，所以使用内置对象的时候需要多继承的时候就不能使用了，自定义的方法可以更灵活，但是需要写更多的代码，鱼和熊掌不可兼得。
链接
本文代码仓库地址：https://gitee.com/singlekingdom/JavaDesignPatterns.git