学习：设计模式之观察者模式

本文来自www.lanttor.org

Internet气象站

经验 有一个模式可以帮助你的对象知悉现况，不会错过对象感兴趣的事。对象甚至在运行时可决定是否要继续被通知。观察者模式是JDK中使用最多的模式之一。非常有用。

气象监测应用的概况

认识观察者模式

报纸和杂志的订阅是怎么回事：

• 报社的业务是出版报纸；
• 向某家报社订阅报纸，只要你是他们的用户，你就会收到新报纸；
• 你不想看报纸的话，取消订阅，他们就不会再送新报纸来；
• 只要报社运营，就会一直有人（或单位）向他们订阅报纸或取消订阅。

 

出版者 + 订阅者 = 观察者模式

出版者改称为“主题”(subject)；订阅者改称为“观察者”(Observer)。

 

观察者模式定义了对象之间的一对多依赖，这样一来，当一个对象改变时，它的所有依赖者都会收到通知并自动更新。

定义观察者模式

实现观察者模式的方法不只一种，但是以包含Subject和Observer接口的类设计的做法最常见。

设计原则 为了交互对象之间的松耦合设计而努力。当两个对象之间松耦合，他们依然可以交互，但是不太清楚彼此的细节。 观察者模式提供了一种对象设计，让主题和观察者之间松耦合。 松耦合的设计之所以能让我们建立有弹性的OO系统，能够应对变化，是因为对象之间的互相依赖降低到了最低。

设计气象站

气象站代码

Subject.java代码：

package headfirst.observer.weather;   public interface Subject {     public void registerObserver(Observer o);     public void removeObserver(Observer o);     public void notifyObservers(); }

 

Observer.java代码：

package headfirst.observer.weather;   public interface Observer {     public void update(float temp, float humidity, float pressure); }

 

DisplayElement.java代码：

package headfirst.observer.weather;   public interface DisplayElement {     public void display(); }

 

WeatherData.java代码：

package headfirst.observer.weather;   import java.util.*;   public class WeatherData implements Subject {     private ArrayList observers;     private float temperature;     private float humidity;     private float pressure;         public WeatherData() {         observers = new ArrayList();     }         public void registerObserver(Observer o) {         observers.add(o);     }         public void removeObserver(Observer o) {         int i = observers.indexOf(o);         if (i >= 0) {             observers.remove(i);         }     }         public void notifyObservers() {         for (int i = 0; i < observers.size(); i++) {             Observer observer = (Observer)observers.get(i);             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;     } }

 

CurrentConditionsDisplay.java代码：

package headfirst.observer.weather;     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);     }         public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {         this.temperature = temperature;         this.humidity = humidity;         display();     }         public void display() {         System.out.println("Current conditions: " + temperature             + "F degrees and " + humidity + "% humidity");     } }

 

ForecastDisplay.java代码：

package headfirst.observer.weather;   import java.util.*;   public class ForecastDisplay implements Observer, DisplayElement {     private float currentPressure = 29.92f;      private float lastPressure;     private WeatherData weatherData;       public ForecastDisplay(WeatherData weatherData) {         this.weatherData = weatherData;         weatherData.registerObserver(this);     }       public void update(float temp, float humidity, float pressure) {                 lastPressure = currentPressure;         currentPressure = pressure;           display();     }       public void display() {         System.out.print("Forecast: ");         if (currentPressure > lastPressure) {             System.out.println("Improving weather on the way!");         } else if (currentPressure == lastPressure) {             System.out.println("More of the same");         } else if (currentPressure < lastPressure) {             System.out.println("Watch out for cooler, rainy weather");         }     } }

 

StaticsDisplay.java代码：

package headfirst.observer.weather;   import java.util.*;   public class StatisticsDisplay implements Observer, DisplayElement {     private float maxTemp = 0.0f;     private float minTemp = 200;     private float tempSum= 0.0f;     private int numReadings;     private WeatherData weatherData;       public StatisticsDisplay(WeatherData weatherData) {         this.weatherData = weatherData;         weatherData.registerObserver(this);     }       public void update(float temp, float humidity, float pressure) {         tempSum += temp;         numReadings++;           if (temp > maxTemp) {             maxTemp = temp;         }           if (temp < minTemp) {             minTemp = temp;         }           display();     }       public void display() {         System.out.println("Avg/Max/Min temperature = " + (tempSum / numReadings)             + "/" + maxTemp + "/" + minTemp);     } }

 

HeatIndexDisplay.java代码：

package headfirst.observer.weather;   public class HeatIndexDisplay implements Observer, DisplayElement {     float heatIndex = 0.0f;     private WeatherData weatherData;       public HeatIndexDisplay(WeatherData weatherData) {         this.weatherData = weatherData;         weatherData.registerObserver(this);     }       public void update(float t, float rh, float pressure) {         heatIndex = computeHeatIndex(t, rh);         display();     }         private float computeHeatIndex(float t, float rh) {         float index = (float)((16.923 + (0.185212 * t) + (5.37941 * rh) - (0.100254 * t * rh)              + (0.00941695 * (t * t)) + (0.00728898 * (rh * rh))             + (0.000345372 * (t * t * rh)) - (0.000814971 * (t * rh * rh)) +             (0.0000102102 * (t * t * rh * rh)) - (0.000038646 * (t * t * t)) + (0.0000291583 *             (rh * rh * rh)) + (0.00000142721 * (t * t * t * rh)) +             (0.000000197483 * (t * rh * rh * rh)) - (0.0000000218429 * (t * t * t * rh * rh)) +             0.000000000843296 * (t * t * rh * rh * rh)) -             (0.0000000000481975 * (t * t * t * rh * rh * rh)));         return index;     }       public void display() {         System.out.println("Heat index is " + heatIndex);     } }

测试结果

测试代码（WeatherStationHeatIndex.java）:

package headfirst.observer.weather;   import java.util.*;   public class WeatherStationHeatIndex {       public static void main(String[] args) {         WeatherData weatherData = new WeatherData();         CurrentConditionsDisplay currentDisplay = new CurrentConditionsDisplay(weatherData);         StatisticsDisplay statisticsDisplay = new StatisticsDisplay(weatherData);         ForecastDisplay forecastDisplay = new ForecastDisplay(weatherData);         HeatIndexDisplay heatIndexDisplay = new HeatIndexDisplay(weatherData);           weatherData.setMeasurements(80, 65, 30.4f);         weatherData.setMeasurements(82, 70, 29.2f);         weatherData.setMeasurements(78, 90, 29.2f);     } }

 

结果：

Current conditions: 80.0F degrees and 65.0% humidity Avg/Max/Min temperature = 80.0/80.0/80.0 Forecast: Improving weather on the way! Heat index is 82.95535 Current conditions: 82.0F degrees and 70.0% humidity Avg/Max/Min temperature = 81.0/82.0/80.0 Forecast: Watch out for cooler, rainy weather Heat index is 86.90124 Current conditions: 78.0F degrees and 90.0% humidity Avg/Max/Min temperature = 80.0/82.0/78.0 Forecast: More of the same Heat index is 83.64967

使用java内置的观察者模式

java.util包内包含最基本的Observer接口和Observable类。

导入Observer/Observable：

import java.util.Observable;

import java.util.Observer;

 

使用Observable类代替之前的Subject接口；Observable是类，所以WeatherData继承Observable。

 

Observable如何送出通知：

先调用setChanged()方法，标记状态已经改变的事实；

然后调用notifyObservers()/notifyObservers(Object arg)

 

Observer如何接收通知：

观察者实现了update()方法，只是方法的签名更改为update(Observable o, Object arg)

在update()中，先确定观察者属于WeatherData类型，然后利用getter方法获取相应的更新数据，然后调用display()。

利用内置的观察者模式重做气象站

WeatherData.java代码：

package headfirst.observer.weatherobservable; import java.util.Observable; import java.util.Observer; public class WeatherData extends Observable {     private float temperature;     private float humidity;     private float pressure;     public WeatherData() { }     public void measurementsChanged() {         setChanged();         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;     } }

 

CurrentConditionsDisplay.java代码：

package headfirst.observer.weatherobservable; import java.util.Observable; import java.util.Observer; public class CurrentConditionsDisplay implements Observer, DisplayElement {     Observable observable;     private float temperature;     private float humidity;     public CurrentConditionsDisplay(Observable observable) {         this.observable = observable;         observable.addObserver(this);     }     public void update(Observable obs, Object arg) {         if (obs instanceof WeatherData) {             WeatherData weatherData = (WeatherData)obs;             this.temperature = weatherData.getTemperature();             this.humidity = weatherData.getHumidity();             display();         }     }     public void display() {         System.out.println("Current conditions: " + temperature             + "F degrees and " + humidity + "% humidity");     } }

JDK Swing中观察者模式的使用

一个简单的Swing API：JButton。如果你观察一下JButton的超类AbstractButton，会看到许多增加与删除Listener的方法。这些方法可以让观察者感应到Swing组件的不同类型事件。比方说，ActionListener让你“倾听”可能发生在按钮上的动作，例如按下按钮。这些方法就是典型的观察者模式的使用。

总结

• 观察者模式定义了对象之间一对多的关系。
• 主题（也就是可观察者）用一个共同的接口来更新观察者。
• 观察者和可观察者之间用松耦合方式结合。可观察者不知道观察者的细节，只知道观察者实现了观察者接口。
• 使用此模式时，你可从被观察者处推（push）或拉（pull）数据。（推的方式被认为更正确）。
• 有多个观察者时，不可以依赖特定的通知次序。
• Java有多种观察者模式的实现，包括了通用的java.util.Observable和java.util.Observer。
• 要注意java.util.Observable实现上所带来的问题。
• 如果有必要的话，可以实现自己的Observable，这并不困难。
• Swing大量使用观察者模式，许多GUI框架也是如此。
• 此模式也被应用在许多地方，例如：JavaBeans，RMI