行为型设计模式——观察者模式

观察者模式

观察者模式也不难，这个模式用大白话将就是若干个观察者类都订阅一个发布类（被观察者类），当发布者需要发表消息的时候，观察者都能够收到消息。**定义：**又被称为发布-订阅（Publish/Subscribe）模式，它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变化时，会通知所有的观察者对象，使他们能够自动更新自己。

在观察者模式中有如下角色：

• Subject：抽象主题（抽象被观察者），抽象主题角色把所有观察者对象保存在一个集合里，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（具体被观察者），该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发生改变时，给所有注册过的观察者发送通知。
• Observer：抽象观察者，是观察者的抽象类，它定义了一个更新接口，使得在得到主题更改通知时更新自己。
• ConcrereObserver：具体观察者，实现抽象观察者定义的更新接口，以便在得到主题更改通知时更新自身的状态。

案例

【例】微信公众号订阅

在使用微信公众号时，大家都会有这样的体验，当你关注的公众号中有新内容更新的话，它就会推送给关注公众号的微信用户端。我们使用观察者模式来模拟这样的场景，微信用户就是观察者，微信公众号是被观察者，有多个的微信用户关注了程序猿这个公众号。

类图如下：

代码如下：

定义抽象观察者类，里面定义一个更新的方法

public interface Observer {
    void update(String msg);
}

定义具体观察者类，微信用户是观察者，里面实现了更新的方法

public class WeChatUser implements Observer{
    private String name;
    public WeChatUser(String name){
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void update(String msg) {
        System.out.println("通过网络将 '"+msg+"' 发送给了"+name);
    }
}

定义抽象主题类，提供了attach、detach、notify三个方法

public interface Subject {
    //增加订阅者
    public void attach(Observer observer);

    //删除订阅者
    public void detach(Observer observer);

    //通知订阅者更新消息
    public void notify(String message);
}

微信公众号是具体主题（具体被观察者），里面存储了订阅该公众号的微信用户，并实现了抽象主题中的方法。其实这个类只是封装了观察者（订阅者）的操作：

public class SubscriptionSubject implements Subject{
    //储存订阅公众号的微信用户
    private List<Observer> weChatUserList = new ArrayList<Observer>();
    @Override
    public void attach(Observer observer) {
        weChatUserList.add(observer);
    }

    @Override
    public void detach(Observer observer) {
        weChatUserList.remove(observer);
    }

    @Override
    public void notify(String message) {
        for (Observer o : weChatUserList){
            o.update(message);
        }
    }
}

客户端程序

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 微信公众号
        SubscriptionSubject subscriptionSubject = new SubscriptionSubject();

        // 实例化用户
        WeChatUser user1 = new WeChatUser("Toy");
        WeChatUser user2 = new WeChatUser("Jay");
        WeChatUser user3 = new WeChatUser("Jack");

        // 订阅公众号
        subscriptionSubject.attach(user1);
        subscriptionSubject.attach(user2);
        subscriptionSubject.attach(user3);

        // 推送消息
        subscriptionSubject.notify("抽取iPhone15，就在今天！");
    }
}

输出结果：

通过网络将 ‘抽取iPhone15，就在今天！’ 发送给了Toy
通过网络将 ‘抽取iPhone15，就在今天！’ 发送给了Jay
通过网络将 ‘抽取iPhone15，就在今天！’ 发送给了Jack

优点

• 降低了目标与观察者之间的耦合关系，两者之间是抽象耦合关系。
• 被观察者发送通知，所有注册的观察者都会收到信息【可以实现广播机制】

缺点

• 如果观察者非常多的话，那么所有的观察者收到被观察者发送的通知会耗时
• 如果被观察者有循环依赖的话，那么被观察者发送通知会使观察者循环调用，会导致系统崩溃

使用场景

• 对象间存在一对多关系，一个对象的状态发生改变会影响其他对象。
• 当一个抽象模型有两个方面，其中一个方面依赖于另一方面时。

JDK中提供的实现

在 Java 中，通过java.util.Observable类和java.util.Observer接口定义了观察者模式，只要实现它们的子类就可以编写观察者模式实例。

1，Observable类

Observable 类是抽象目标类（被观察者），它有一个 Vector 集合成员变量，用于保存所有要通知的观察者对象，下面来介绍它最重要的 3 个方法。

• void addObserver(Observer o) 方法：用于将新的观察者对象添加到集合中。

• void notifyObservers(Object arg) 方法：调用集合中的所有观察者对象的 update方法，通知它们数据发生改变。通常越晚加入集合的观察者越先得到通知。

• void setChange() 方法：用来设置一个 boolean 类型的内部标志，注明目标对象发生了变化。当它为true时，notifyObservers() 才会通知观察者。

2，Observer 接口

Observer 接口是抽象观察者，它监视目标对象的变化，当目标对象发生变化时，观察者得到通知，并调用 update 方法，进行相应的工作。

【例】订阅微信公众号

微信公众号是被观察者，继承java.util.Observable，然后重写几个方法即可，如下：

import java.util.Observable;
import java.util.Observer;
// 微信公众号是发布者（被观察者）
public class SubscriptionSubject extends Observable {
    String subName; // 公众号名字
    public SubscriptionSubject(String name){
        this.subName = name;
    }

    public String getSubName() {
        return subName;
    }

    @Override
    public synchronized void addObserver(Observer o) {
        System.out.println("微信公众号订阅数+1");
        super.addObserver(o);
    }

    @Override
    public synchronized void deleteObserver(Observer o) {
        System.out.println("微信公众号订阅数-1");
        super.deleteObserver(o);
    }

    @Override
    public void notifyObservers(Object arg) {
        System.out.println("微信公众号发布文章");
        super.notifyObservers(arg);
    }

    public void publishContent(String msg){
        System.out.println("发布内容为："+msg);
        super.setChanged(); // changed = true
        notifyObservers(msg);  // 通知所有订阅者（观察者）
    }
}

微信用户是一个观察者，所以需要让其实现java.util.Observer接口，重写update方法：

// 微信用户是观察者（订阅者）
public class WeChatUser implements Observer {
    private String name;
    public WeChatUser(String name){
        this.name = name;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    @Override
    public void update(Observable o, Object arg) {
        // 由发布者，被观察者o调用，arg 是notifyObservers(msg) 的参数msg
        String subName = ((SubscriptionSubject) o).getSubName();
        System.out.println("我是用户"+name+"，收到了公众号消息:"+subName+"发来的消息"+(String) arg);
    }
}

客户端代码

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建公众号（被观察者）
        SubscriptionSubject sub = new SubscriptionSubject("矩阵科学");
        // 创建微信用户（观察者）
        WeChatUser user1 = new WeChatUser("Jay");
        WeChatUser user2 = new WeChatUser("Tom");
        WeChatUser user3 = new WeChatUser("Jack");

        sub.addObserver(user1);
        sub.addObserver(user2);
        sub.addObserver(user3);

        sub.publishContent("欢迎大家关注我的公众号！明天晚上给大家抽iPhone15,谢谢！");

        sub.deleteObserver(user1);
    }
}

结果输出：

微信公众号订阅数+1
微信公众号订阅数+1
微信公众号订阅数+1
发布内容为：欢迎大家关注我的公众号！明天晚上给大家抽iPhone15,谢谢！
微信公众号发布文章
我是用户Jack，收到了公众号消息:矩阵科学发来的消息欢迎大家关注我的公众号！明天晚上给大家抽iPhone15,谢谢！
我是用户Tom，收到了公众号消息:矩阵科学发来的消息欢迎大家关注我的公众号！明天晚上给大家抽iPhone15,谢谢！
我是用户Jay，收到了公众号消息:矩阵科学发来的消息欢迎大家关注我的公众号！明天晚上给大家抽iPhone15,谢谢！
微信公众号订阅数-1

参考内容：

传智播客设计模式相关笔记（主要）
https://zhuanlan.zhihu.com/p/77275289