观察者模式简介
概念：
观察者模式（Observer Pattern）是一种行为型设计模式，用于在对象之间建立一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生变化时，其相关依赖对象会自动收到通知并进行相应处理。
特点：
- 松耦合：主题和观察者之间通过抽象接口进行交互，使得它们可以独立演化而不影响彼此。
- 一对多关系：一个主题可以有多个观察者，并且它们之间没有直接联系。
- 可扩展性：可以随时增加新的观察者或删除现有观察者。
优点：
- 解耦合：将主题与具体观察者解耦，使得它们可以独立地变化和复用。
- 扩展性：易于添加新的观察者以及定义新的事件类型。
- 实时性：实现了实时更新机制，当主题状态改变时能够即刻通知相关观察者。
缺点：
- 过度使用可能导致性能问题和复杂度增加。
- 触发链问题：如果观察者之间有依赖关系，那么通知链可能会导致不可预料的结果。
适用场景：
- 当一个对象的改变需要同时影响其他多个对象时。
- 当系统中存在一些对象之间的联动行为，但又希望它们之间解耦合时。
实现方式
使用自定义接口
主题和观察者都实现相应接口，在主题中维护一个观察者列表，并在状态改变时遍历通知所有观察者。
实现原理：
- 定义一个观察者接口（Observer），其中声明了一个更新方法（update）用于接收主题状态的改变。
- 定义一个主题接口（Subject），其中包括添加观察者、移除观察者和通知观察者等方法。
- 创建具体的主题类（ConcreteSubject），该类维护了一个观察者列表，并在状态改变时遍历通知所有注册的观察者。
- 创建具体的观察者类（ConcreteObserver），该类实现了更新方法，在收到主题通知时进行相应操作。
实现代码:
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
// 观察者接口
interface Observer {
void update(String newState);
}
// 主题接口
interface Subject {
void registerObserver(Observer observer);
void removeObserver(Observer observer);
void notifyObservers();
}
// 具体主题类
class ConcreteSubject implements Subject {
private List observers = new ArrayList<>();
private String state;
public void setState(String newState) {
this.state = newState;
notifyObservers();
}
@Override
public void registerObserver(Observer observer) {
observers.add(observer);
}
@Override
public void removeObserver(Observer observer) {
observers.remove(observer);
}
@Override
public void notifyObservers() {
for (Observer observer : observers) {
observer.update(state);
}
}
}
// 具体观察者类
class ConcreteObserver implements Observer {
private String observerState;
@Override
public void update(String newState) {
this.observerState = newState;
// 执行相应操作
System.out.println("Observer state updated: " + observerState);
}
}
// 使用示例
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();
Observer observer1 = new ConcreteObserver();
Observer observer2 = new ConcreteObserver();
subject.registerObserver(observer1);
subject.registerObserver(observer2);
subject.setState("New State");
}
}
上述代码中，我们定义了一个观察者接口 Observer，其中包括了一个更新方法 update。然后，我们定义了一个主题接口 Subject，其中包括注册观察者、移除观察者和通知观察者等方法。接着，我们创建了具体的主题类 ConcreteSubject，该类维护了一个观察者列表，并在状态改变时遍历通知所有注册的观察者。最后，我们创建了具体的观察者类 ConcreteObserver 实现更新方法，在收到主题通知时执行相应操作。
使用自定义接口实现方式的问题：
- 主题与具体观察者之间存在紧耦合关系。
- 观察者可能无法感知到其他已注册的新类型或特定类型。
尽管存在以上问题，使用自定义接口实现方式是观察者模式的经典实现方式，并且具有简单、直观的特点。
使用Java内置Observable类和Observer接口
主题继承Observable类并调用其方法进行状态改变通知，观察者实现Observer接口并注册到主题上。
实现原理：
- 创建一个具体主题类（ConcreteSubject），该类继承自Observable类。
- 在具体主题类中定义状态改变方法，并在该方法中调用setChanged()和notifyObservers()方法来通知所有注册的观察者。
- 创建一个具体观察者类（ConcreteObserver），该类实现了Observer接口，并在update()方法中定义观察者收到通知后的操作。
实现代码:
import java.util.Observable;
import java.util.Observer;
// 具体主题类
class ConcreteSubject extends Observable {
private String state;
public void setState(String newState) {
this.state = newState;
setChanged();
notifyObservers(state);
}
}
// 具体观察者类
class ConcreteObserver implements Observer {
private String observerState;
@Override
public void update(Observable o, Object arg) {
if (o instanceof ConcreteSubject) {
this.observerState = (String) arg;
// 执行相应操作
System.out.println("Observer state updated: " + observerState);
}
}
}
// 使用示例
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();
Observer observer1 = new ConcreteObserver();
Observer observer2 = new ConcreteObserver();
subject.addObserver(observer1);
subject.addObserver(observer2);
subject.setState("New State");
}
}
上述代码中，我们创建了一个具体主题类 ConcreteSubject，该类继承自Java内置的Observable类。在该类中，我们定义了状态改变方法 setState()，并在该方法中调用setChanged()和notifyObservers()来通知所有注册的观察者。
然后，我们创建了一个具体观察者类 ConcreteObserver 实现Observer接口，并在update()方法中定义观察者收到通知后的操作。
最后，在使用示例中，我们创建了一个具体主题对象和两个具体观察者对象，并将观察者注册到主题上。当主题状态改变时，会自动通知所有注册的观察者进行相应操作。使用Java内置Observable和Observer实现方式存在以下问题：
- Observable是一个类而不是接口，因此无法继承其他父类。
- Observable被标记为已过时，虽然仍可使用但不推荐使用。
- 观察者只能通过实现Observer接口来实现与主题的交互。
尽管存在以上问题，使用Java内置Observable和Observer实现方式可以更方便地利用已有工具来快速实现观察者模式。
使用事件机制
通过定义事件类、监听器接口以及注册监听器等方式来实现观察者模式。当事件发生时，主题发布该事件给已注册的监听器。
实现原理：
- 定义一个事件类（Event），该类包含了需要传递给观察者的数据。
- 创建一个主题类（Subject），其中包括注册观察者、移除观察者和触发事件等方法。
- 创建一个具体主题类（ConcreteSubject），该类继承自主题类，在具体主题中定义了相应的业务逻辑，并在合适的时机通过调用触发事件方法来通知所有注册的观察者。
- 创建一个接口或抽象类作为基础，定义了处理特定类型事件的方法，然后创建具体的处理器类，实现这些方法以执行相应操作。
- 观察者根据所需监听的特定类型事件来实现对应接口或抽象类，并在其方法内进行相应操作。
实现代码：
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
// 事件类
class Event {
private String eventType;
private Map eventData = new HashMap<>();
public Event(String eventType) {
this.eventType = eventType;
}
public String getEventType() {
return eventType;
}
public void addData(String key, Object value) {
eventData.put(key, value);
}
public Object getData(String key) {
return eventData.get(key);
}
}
// 主题接口
interface Subject {
void registerObserver(Observer observer, String eventType);
void removeObserver(Observer observer, String eventType);
void notifyObservers(Event event);
}
// 具体主题类
class ConcreteSubject implements Subject {
private Map> observersMap = new HashMap<>();
@Override
public void registerObserver(Observer observer, String eventType) {
List observers = observersMap.getOrDefault(eventType, new ArrayList<>());
observers.add(observer);
observersMap.put(eventType, observers);
}
@Override
public void removeObserver(Observer observer, String eventType) {
if (observersMap.containsKey(eventType)) {
List observes = observersMap.get(eventType);
observes.remove(observer);
if (observes.isEmpty()) { // 若没有观察者监听该事件，则从观察者列表中移除该事件类型
observersMap.remove(eventType);
}
}
}
@Override
public void notifyObservers(Event event) {
if (event != null && event.getEventType() != null &&
observersMap.containsKey(event.getEventType())) {
for (Observer observe : observersMap.get(event.getEventType())) {
observe.onEventReceived(event);
}
}
}
}
// 观察者接口
interface Observer {
void onEventReceived(Event event);
}
// 具体观察者类1，处理特定类型事件的处理器之一
class ConcreteHandler1 implements Observer {
@Override
public void onEventReceived(Event event) {
if ("eventType1".equals(event.getEventType())) {
// 执行相应操作
System.out.println("ConcreteHandler1 received Event: " + event.getData("data"));
}
}
}
// 具体观察者类2，处理特定类型事件的处理器之一
class ConcreteHandler2 implements Observer {
@Override
public void onEventReceived(Event event) {
if ("eventType2".equals(event.getEventType())) {
// 执行相应操作
System.out.println("ConcreteHandler2 received Event: " + event.getData("data"));
}
}
}
// 使用示例
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();
Observer handler1 = new ConcreteHandler1();
Observer handler2 = new ConcreteHandler2();
subject.registerObserver(handler1, "eventType1");
subject.registerObserver(handler2, "eventType2");
Event event1 = new Event("eventType1");
event1.addData("data", "Event data for eventType1");
Event event2 = new Event("eventType2");
event2.addData("data", "Event data for eventType2");
subject.notifyObservers(event1);
subject.notifyObservers(event2);
}
}
上述代码中，我们定义了一个事件类 Event，其中包含了需要传递给观察者的数据。然后，我们创建了主题接口 Subject 和具体主题类 ConcreteSubject 来实现注册观察者、移除观察者和通知观察者等方法。
接着，我们定义了一个观察者接口 Observer ，并创建两个具体的处理器类（例如：ConcreteHandler1 和 `ConcreteHandler12）来实现对不同类型事件的监听和相应操作。
在使用示例中，我们创建了一个具体主题对象和两个具体观察者对象，并将观察者注册到主题上。当主题触发特定类型事件时，会自动通知对应的处理器进行相应操作。
使用事件机制实现方式可以更加灵活地处理不同类型的事件，并使得代码结构更清晰。