HeadFirst设计模式（二） - 观察者模式
有趣的事情发生时，可千万别错过了！
观察者模式是JDK中使用最多的模式之一，非常有用。我们也会一并介绍一对多关系，以及松耦合。有个观察者，你将会消息灵通。
工作合约
某软件公司接到一个工作合约，内容如下：
恭喜贵公司获选为敝公司（Weather-O-Rama气象站）建立下一代Internate气象站！
该气象站必须建立在我们专利申请中的WeatherData对象上，由WeatherData负责监测目前的天气情况（温度、湿度和气压等）。我们希望贵公司建立一个应用，有三种布告板，分别显示目前的情况，气象统计及简单的预报。当WeatherData对象获得最新的监测数据时，三种布告板实时更新。
而且，这是一个可以拓展的气象站，Weather-O-Rama气象站希望发布一组API，好让其他开发人员可以写出自己的气象布告板，并插入次应用中。我们希望贵公司提供这样的API。
气象监测站应用的概况
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（最终来自气象站的数据）和布告板（显示目前天气状况给用户看）。如图：
WeatherData对象知道如何跟物理气象站联系，以获得监控的实施气象数据。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。
我们的工作就是建立一个应用，利用WeatherData对象获得数据，并更新三个布告板。
瞧一瞧客户给提供的WeatherData类吧。
我们的工作是实现measurementsChanged()方法，好让它更新目前的状况、气象统计和天气预报的显示布告板。
我们目前知道什么？
Weather-O-Rama气象站的要求说明并不是很清楚，我们必须搞懂该做些什么，那么，我们目前知道些什么呢？
WeatherData类具有getter方法，可以取得三个测量值：温度、湿度与气压。
当新的测量数据准备好时，measurementsChanged()方法就会被调用（我们不在乎次方法是如何被调用的，我们只在乎它被调用了，也许被某个其他的程序调用的，比如硬件采集器，这是Weather-O-Rama气象站提供的WeatherData类已经实现的功能）。
我们需要实现三个使用天气数据的布告板，一旦WeatherData有新的测量数据就马上更新。
次系统必须可拓展，让其他开发人员自定义布告板。
先看一个错误的示范
如果不进行思考，直接进入开发阶段，只为了完成工作而工作，那么这是第一个可能的实现。我们依照Weather-O-Rama气象站开发人员的暗示，在客户提供的类的measurementsChanged()方法中添加我们的代码：
package cn.net.bysoft.observer;
/**
* 这是一个没有经过任何思考而写的代码。
* */
public class WeatherData {
// 该方法在硬件有最新监测数据时被调用。
public void measurementsChanged() {
// 该类中的代码又我们公司实现。
// 调用三个getter方法获得最新的监测数据。
float temp = getTemperature();
float humidity = getHumidity();
float pressure = getPressure();
// 更新三个我们公司自己开发的布告板类。
currentConditionsDispaly.update(temp, humidity, pressure);
statisticsDisplay.update(temp, humidity, pressure);
forecastDispaly.update(temp, humidity, pressure);
}
public float getTemperature() {
return temperature;
}
public float getHumidity() {
return humidity;
}
public float getPressure() {
return pressure;
}
// 这三个setter方法可能会在硬件监测到最新的气象数据时被赋值。
// 然后硬件会调用measurementsChanged()方法。
public void setTemperature(float temperature) {
this.temperature = temperature;
}
public void setHumidity(float humidity) {
this.humidity = humidity;
}
public void setPressure(float pressure) {
this.pressure = pressure;
}
private float temperature;
private float humidity;
private float pressure;
}
在我们的第一个实现中，存在一下的缺点：
我们是针对具体实现编程，而非针对接口；
对于每个新的布告版，我们都得修改代码；
我们无法在运行时动态地添加或删除布告板；
我们尚未封装改变的部分；
我们的实现有什么不对？
针对具体实现编程，会导致我们以后在添加或删除布告板时必须修改程序。而且，布告板的update()方法看起来是一个统一的接口，布告板的方法名称都是update()，参数都是温度、湿度和气压。
现在就来看看观察者模式，然后再回来看看如何将此模式应用到气象观测站。
观察者就好像订阅报纸或者杂志。
报社的业务就是出版报纸。
向某家报社订阅报纸，只要他们有新报纸出版，就会给你送来。只要你是他们的订户，你就会一直收到新报纸。
当你不想再看报纸的时候，取消订阅，他们就不会再送新报纸来。
只要报社还在运营，就会一直有人向他们订阅报纸或取消订阅。
订阅者+出版者=观察者模式，只是名称不太一样。
出版者改为主题(Subject)，订阅者改为观察者(Observer)，一个主题对应多个观察者，是一个一对多的关系。来看一下观察者的类图：
这里有一个设计原则：
设计原则：
为了交互对象之间的松耦合设计而努力。
松耦合的威力
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。
关于观察者的一切，主题值知道观察者实现了某个接口。主题不需要知道观察者的具体类是谁，做了些什么或其他任何细节。
任何时候我们都可以添加新的观察者。因为主题唯一依赖的东西是一个实现Observer接口的对象列表，所以我们可以随时添加观察者。事实上，在运行时我们可以用新的观察者取代现有的观察者，主题不会受到任何影响。同样的，也可以在任何时候删除某些观察者。
有新类型出现的观察者出现时，主题的代码不需要修改。我们可以独立地复用主题或观察者。如果我们在其他任何地方需要使用主题或观察者，可以轻易地复用，因为二者并非紧耦合，而是松耦合。
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到了最低。
设计与实现气象站
了解了这么多，开始设计与实现气象站吧。
设计类图如上图所示，让我们从建立接口开始吧！
package cn.net.bysoft.observer;
/**
* 布告板显示信息接口。
* */
public interface DisplayElement {
/**
* 当布告板需要显示时，调用次方法。
* */
public void display();
}
package cn.net.bysoft.observer;
/**
* 观察者接口。
* */
public interface Observer {
/**
* 当气象监测数据改变时，主题会把这些状态值当作方法的参数，传送给观察者。
* */
public void update(float temp, float humidity, float perssure);
}
package cn.net.bysoft.observer;
/**
* 主题接口。
* */
public interface Subject {
/**
* registerObserver和removeObserver方法都需要一个观察者作为变量，该观察者是用来注册或被删除的。
* */
public void registerObserver(Observer ob);
public void removeObserver(Observer ob);
/**
* 当主题的状态改变时，这个方法会被调用，已通知所有的观察者。
* */
public void notifyObservers();
}
接下来，我们要用观察者模式实现WeatherData类了。
package cn.net.bysoft.observer;
import java.util.ArrayList;
public class WeatherData implements Subject {
public WeatherData() {
observers = new ArrayList<Observer>();
}
/**
* 注册观察者。
* */
public void registerObserver(Observer ob) {
observers.add(ob);
}
/**
* 移除观察者。
* */
public void removeObserver(Observer ob) {
int index = observers.indexOf(ob);
if (index >= 0)
observers.remove(index);
}
/**
* 当有最新的气象监测数据时被调用。↓下面的函数调用。
* */
public void notifyObservers() {
for (Observer ob : observers) {
ob.update(this.temperature, this.himidity, this.pressure);
}
}
/**
* 气象站硬件监测到新数据会调用该方法。↓下面的函数调用。
* */
public void measurementsChanged() {
notifyObservers();
}
/**
* 因为没有气象站，所以模拟一个硬件，获得气象数据调用measurementsChanged()方法。
* 在main()函数中使用。
* */
public void setMeasurements(float temperature, float himidity, float pressure) {
this.temperature = temperature;
this.himidity = himidity;
this.pressure = pressure;
measurementsChanged();
}
public ArrayList<Observer> getObservers() {
return observers;
}
public void setObservers(ArrayList<Observer> observers) {
this.observers = observers;
}
public float getTemperature() {
return temperature;
}
public void setTemperature(float temperature) {
this.temperature = temperature;
}
public float getHimidity() {
return himidity;
}
public void setHimidity(float himidity) {
this.himidity = himidity;
}
public float getPressure() {
return pressure;
}
public void setPressure(float pressure) {
this.pressure = pressure;
}
private ArrayList<Observer> observers;
private float temperature;
private float himidity;
private float pressure;
}
最后，编写布告板吧！
我们已经把WeatherData类写出来了，现在轮到布告板了。Weather-O-Rama气象站订购了三个布告板，首先来实现其中一个布告板。
package cn.net.bysoft.observer;
public class CurrentConditionsDisplay implements Observer, DisplayElement {
public CurrentConditionsDisplay() {}
public CurrentConditionsDisplay(Subject weatherData) {
// 实例化布告板的时候，传入一个主题，将自己注册到主题中。
this.weatherData = weatherData;
weatherData.registerObserver(this);
}
public void display() {
System.out.println("当前conditions:" + temperature + "F degrees and "
+ himidity + "% humidity");
}
public void update(float temp, float humidity, float perssure) {
this.temperature = temp;
this.himidity = humidity;
// 更新数据后刷新布告板。
display();
}
private float temperature;
private float himidity;
// 要观察的主题。
private Subject weatherData;
}
布告板已经实现完毕，编写一个main()方法测试一下观察者模式吧！
package cn.net.bysoft.observer;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 首先，创建一个主题。
// 这里应该使用Subject weatherData = new WeatherData();来创建主题。
// 但是我们在WeatherData中添加了一个模拟硬件发送气象数据的函数，Subject中并没有这个函数。
// 所以使用了WeatherData来创建主题。
WeatherData weatherData = new WeatherData();
// 建立一个观察者（也就是布告板），把主题传给观察者，在观察者的构造函数中订阅主题。
Observer ccDisplay = new CurrentConditionsDisplay(weatherData);
// 模拟一个气象变化的情况。
weatherData.setMeasurements(80, 65, 30.4f);
System.out.println("\n====================\n");
// 又变化了！
weatherData.setMeasurements(80, 65, 30.4f);
/**
* output:
* 当前conditions:80.0F degrees and 65.0% humidity
*
* ====================
*
* 当前conditions:80.0F degrees and 65.0% humidity
*
* */
}
}
另外两个布告板如上代码，另外，Java中提供了内置的观察者模式接口，它们是：
java.util.Observable
java.util.Observer
想要进一步了解可以网上查找资料，或者和我一样购买HeadFirst设计模式这本书，这本书真的很不错。
以上就是观察者模式。