观察者模式定义
- 观察者模式（Observer Pattern）：定义了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。
观察者模式是一种对象“行为型”模式。
观察者模式的使用场景
- 事件多级触发场景
- 跨系统的消息交换场景，如消息队列，事件总线的处理机制。
观察者模式UML类图
观察者模式类图head_fisrt.png
角色介绍：
Subject：抽象主题，也就是被观察者（Observable)的角色，抽象主题角色把所有的观察者对象的引用保存在一个集合里，每个主题都可以有任意数量的观察者，抽象主题提供一个接口，可以增加和删除观察者对象。
ConcreteSubject: 具体主题，该角色将有关状态存入具体观察者对象，在具体主题内部状态发生改变时，给所有注册的观察者发出通知，具体主题角色又叫做具体被观察者（ConcreateSubject）角色。
Observer: 抽象观察者，该角色是观察者的抽象类，它定义了一个更新接口，使得在得到主题的更改通知时更新自己。
ConcreteObserver: 具体的观察者，该角色实现抽象观察者角色所定义的更新接口，以便在主题的状态发生变化时更新自身的状态。
场景
我们接到一个来自气象局的需求：气象局需要我们构建一套系统，这系统有两个公告牌，分别用于显示当前的实时天气和未来几天的天气预报。当气象局发布新的天气数据（WeatherData）后，两个公告牌上显示的天气数据必须实时更新。气象局同时要求我们保证程序拥有足够的可扩展性，因为后期随时可能要新增新的公告牌。
分析
-
此系统中的三个部分是气象站(获取实际气象数据的物理装置)、WeatherData对
象(追踪来自气象站的数据，并更新布告板)和布告板(显示目前天气状况给用
户看)。
气象站.png - WeatherData对象知道如何跟物理气象站联系，以取得更新的数据。WeatherData对
象会随即更新三个布告板的显示:目前状况(温度、湿度、气压)、气象统计和天
气预报。
先看一个错误示范：
public class WeatherData {
//实例变量声明
...
public void measurementsChanged() {
float temperature = getTemperature();
float humidity = getHumidity();
float pressure = getPressure();
List forecastTemperatures = getForecastTemperatures();
//更新公告牌
currentConditionsDisplay.update(temperature, humidity, pressure);
forecastDisplay.update(forecastTemperatures);
}
...
}
上面的实现有问题的地方：
a. 针对具体实现编程，而非针对接口编程
b. 对于每个新的布告板，我们都得修改代码
c. 无法在运行时动态的增加（或删除）布告板
d.尚未封装改变的部分
下面我们看下用观察者模式的实现：
气象站观察者模式类图.png
代码如下：
主题接口
public interface Subject {
void registerObserver(Observer o);
void removeObserver(Observer o);
void notifyObservers();
}
观察者接口
public interface Observer {
void update(float temp, float humidity, float pressure);
}
公告牌用于显示的公共接口
public interface DisplayElement {
void display();
}
WeatherData的实现
public class WeatherData implements Subject {
private ArrayList observers;
private float temperature;
private float humidity;
private float pressure;
public WeatherData() {
observers = new ArrayList<>();
}
@Override
public void registerObserver(Observer o) {
observers.add(o);
}
@Override
public void removeObserver(Observer o) {
int i = observers.indexOf(o);
if (i >= 0) {
observers.remove(i);
}
}
@Override
public void notifyObservers() {
for (Observer observer : observers) {
observer.update(temperature, humidity, pressure);
}
}
public void measurementsChanged() {
notifyObservers();
}
public void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure) {
this.temperature = temperature;
this.humidity = humidity;
this.pressure = pressure;
measurementsChanged();
}
public float getTemperature() {
return temperature;
}
public float getHumidity() {
return humidity;
}
public float getPressure() {
return pressure;
}
}
显示当前天气观测值的布告板
public class CurrentConditionsDisplay implements Observer, DisplayElement {
private float temperature;
private float humidity;
private Subject weatherData;
public CurrentConditionsDisplay(Subject weatherData) {
this.weatherData = weatherData;
weatherData.registerObserver(this);
}
@Override
public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {
this.temperature = temperature;
this.humidity = humidity;
display();
}
@Override
public void display() {
System.out.println("当前状况:");
System.out.println("温度 : " + temperature
+ "度" + " 湿度 : " + humidity);
System.out.println();
}
}
显示最小，平均和最大的观测值布告板
public class StatisticsDisplay implements Observer, DisplayElement {
private float maxTemp = 0.0f;
private float minTemp = 200;
private float tempSum = 0.0f;
private int numReadings;
private Subject weatherData;
public StatisticsDisplay(Subject weatherData) {
this.weatherData = weatherData;
weatherData.registerObserver(this);
}
@Override
public void update(float temp, float humidity, float pressure) {
tempSum += temp;
numReadings++;
if (temp > maxTemp) {
maxTemp = temp;
}
if (temp < minTemp) {
minTemp = temp;
}
display();
}
@Override
public void display() {
System.out.println("统计显示: ");
System.out.println("平均温度: " + (tempSum / numReadings));
System.out.println("最高温度: " + maxTemp);
System.out.println("最低温度: " + minTemp);
System.out.println();
}
}
显示天气预报的布告板
public class ForecastDisplay implements Observer, DisplayElement {
private float currentPressure = 29.92f;
private float lastPressure;
private Subject weatherData;
public ForecastDisplay(Subject weatherData) {
this.weatherData = weatherData;
weatherData.registerObserver(this);
}
@Override
public void update(float temp, float humidity, float pressure) {
lastPressure = currentPressure;
currentPressure = pressure;
display();
}
@Override
public void display() {
System.out.print("天气预报: \n");
if (currentPressure > lastPressure) {
System.out.println("天气将好转!");
} else if (currentPressure == lastPressure) {
System.out.println("明天天气和今天相同!");
} else if (currentPressure < lastPressure) {
System.out.println("小心阴雨天气!");
}
System.out.println();
}
}
测试下利用观察者模式重构后的程序:
public class WeatherStation {
public static void main(String[] args) {
WeatherData weatherData = new WeatherData();
CurrentConditionsDisplay currentConditionsDisplay = new CurrentConditionsDisplay(weatherData);
StatisticsDisplay statisticsDisplay = new StatisticsDisplay(weatherData);
ForecastDisplay forecastDisplay = new ForecastDisplay(weatherData);
weatherData.setMeasurements(80, 65, 30.4f);
}
}
输出结果：
当前状况:
温度 : 80.0度 湿度 : 65.0
统计显示:
平均温度: 80.0
最高温度: 80.0
最低温度: 80.0
天气预报:
天气将好转!
总结：
观察者模式主要的作用就是对象解耦，将观察者与被观察者完全隔离，只依赖于Observer和
Observable抽象。
优点：
- 观察者和被观察者之间是抽象耦合，应对业务变化;
- 增强系统灵活性、可扩展性。
缺点：
- 在应用观察者模式时需要考虑一下开发效率和运行效率问题，程序中包括一个 被观察者、多个
观察者、开发和调试等内容会比较复杂，而且在Java中消息的通知默认是顺序执行，一个观察者
卡顿，会影响整体的执行效率，在这种情况下，一般考虑采用异步的方式。
Android源码中的设计模式：
- BaseAdapter
- BroadcastReceiver
参考资料
《Head First 设计模式》
《Android 源码设计模式解析与实战》