【设计模式】观察者模式

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1.观察者模式定义

       观察者模式（Observer Pattern）是对象的行为模式，又叫发布-订阅（Publish/Subscribe）模式、模型-视图（Model/View）模式、源-监听器（Source/Listener）模式或从属者（Dependents）模式。其定义如下：

Define a one-to-many dependency between objects so that when one object changes state, all its dependents are notified and updated automatically.

       即：定义对象之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被自动更新。
       其通用类图如下：

2.观察者模式的角色

观察者模式所涉及的角色有：

• 抽象主题(Subject)角色：
  抽象主题角色把所有对观察者对象的引用保存在一个聚集（比如ArrayList对象）里，每个主题都可以有任何数量的观察者。抽象主题提供一个接口，可以增加和删除观察者对象，抽象主题角色又叫做抽象被观察者(Observable)角色。

• 具体主题(ConcreteSubject)角色：
  将有关状态存入具体观察者对象；在具体主题的内部状态改变时，给所有登记过的观察者发出通知。具体主题角色又叫做具体被观察者(Concrete Observable)角色。

• 抽象观察者(Observer)角色：
  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。

• 具体观察者(ConcreteObserver)角色：
  存储与主题的状态自恰的状态。具体观察者角色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 像协调。如果需要，具体观察者角色可以保持一个指向具体主题对象的引用。

3.观察者模式实战案例

3.1.场景说明

       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

3.2.关系类图

       使用观察者模式来实现的结构图如下：

3.3.代码实现

1. 通知者接口

public interface Subject {
 
     //增加
     public void attach(Observer observer);
     //删除
     public void detach(Observer observer);
     //通知
     public void notifyObservers();
     
     //状态
     public void setAction(String action);
     public String getAction();
     
 }

2. 观察者

 public abstract class Observer {
 
     protected String name;
     protected Subject subject;
     
     public Observer(String name, Subject subject) {
         this.name = name;
         this.subject = subject;
     }
     
     public abstract void update();
     
 }

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。

 public class Secretary implements Subject {

    //同事列表
     private List<Observer> observers = new LinkedList<>();
     private String action;
 
     //添加
     @Override
     public void attach(Observer observer) {
         observers.add(observer);
     }
 
     //删除
     @Override
     public void detach(Observer observer) {
         observers.remove(observer);
     }
 
     //通知
     @Override
     public void notifyObservers() {
         for(Observer observer : observers) {
             observer.update();
         }
     }
 
     //前台状态
     @Override
     public String getAction() {
         return action;
     }
 
     @Override
     public void setAction(String action) {
         this.action = action;
     }
     
 }

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。

 public class StockObserver extends Observer {
     
     public StockObserver(String name, Subject subject) {
         super(name, subject);
     }
 
     @Override
     public void update() {
         System.out.println(subject.getAction() + "\n" + name + "关闭股票行情，继续工作");
     }
 
 }

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。

 public class Client {
 
     public static void main(String[] args) {
         //前台为通知者
         Secretary secretary = new Secretary();
         
         StockObserver observer = new StockObserver("adam", secretary);
         NBAObserver observer2 = new NBAObserver("tom", secretary);
         
         //前台通知
         secretary.attach(observer);
         secretary.attach(observer2);
         
         //adam没被前台通知到，所以被老板抓了个现行
         secretary.detach(observer);
         
         //老板回来了
         secretary.setAction("小心！Boss回来了！");
         //发通知
         secretary.notifyObservers();
     }

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

 public class Client {
 
     public static void main(String[] args) {
         //老板为通知者
         Boss boss = new Boss();
         
         StockObserver observer = new StockObserver("adam", boss);
         NBAObserver observer2 = new NBAObserver("tom", boss);
         
         //老板通知
         boss.attach(observer);
         boss.attach(observer2);
         
         //tom没被老板通知到，所以不用挨骂
         boss.detach(observer2);
         
         //老板回来了
         boss.setAction("咳咳，我大Boss回来了！");
         //发通知
         boss.notifyObservers();
     }
     
 }

4.观察者模式优缺点

观察者模式的优点包括：

• 解耦：观察者模式有效地解耦了主题和观察者之间的依赖关系，主题不再需要直接管理观察者，而观察者也不再需要了解主题的具体实现。
• 抽象：观察者模式让耦合的双方都依赖于抽象，提高了系统的可扩展性和可维护性。
• 通知：观察者模式可以支持多种通知方式，包括异步通知，这样可以提高系统的效率和性能。

然而，观察者模式也存在一些缺点：

• 开发复杂：观察者模式需要实现三个接口（主题，观察者和通知），并编写相应的代码，这增加了开发和维护的复杂性。
• 顺序执行：观察者模式的通知是顺序执行的，如果有一个观察者的操作失败了，可能会影响到其他观察者的执行。
• 状态共享：观察者模式需要共享主题的状态，如果主题的状态是复杂的，或者多个观察者的状态之间存在依赖关系，那么这可能会导致开发和维护变得更加复杂。

5.观察者模式适用场景

观察者模式适用于以下场景：

1. 发布-订阅系统：这是观察者模式最经典的用途。在这种场景中，发布者发布消息并通知所有已订阅该消息的订阅者。观察者模式可以用来实现这种通知机制。
2. GUI开发：在图形用户界面开发中，当用户与界面交互时，观察者模式可以用来通知其他组件。例如，当用户点击按钮时，可以自动更新相关的其他组件。
3. MVC模式：在MVC模式中，当模型发生变化时，视图会自动更新。这种机制可以通过观察者模式来实现。具体来说，当模型对象状态改变时，所有依赖于它的视图都会接收到通知并自动更新。

除了以上场景，观察者模式还适用于任何需要实现一对多依赖关系的场景。

6.观察者模式总结

     观察者模式是一种设计模式，用于在对象之间建立一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。这种模式在许多领域都有广泛的应用，如GUI开发、事件处理、状态管理等。
     总的来说，观察者模式在某些情况下可以非常有用，但是也需要根据实际需求来考虑其适用性。在实际开发中，我们可以使用观察者模式来实现新闻推送、消息广播等需求，以提高代码的可维护性和可扩展性。

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