JAVA设计模式之观察者模式

气象站系统：气象站可以通过物理装置取得气象信息，WeatherData对象可以通过气象站提供的外部接口获取气象信息。

需求：WeatherData获取最新数据时，需要实时更新三个布告板的气象数据。三个布告板分别是：目前状况、气象统计、天气预报。

一、整理分析：

1.WeatherData有三个getter方法getTemperature()，getHumidity()，getPressure()分别获取温度、湿度、气压值；

2.当数据改变时，WeatherData有个方法measurementsChanged()会被调用(我们不关心如何被调用)，此时需更新三个布告板的气象信息；

3.系统需可扩展，可随时新增或者删除布告板。

第一次尝试：

public class WeatherData {
    
    public void measurementsChanged() {
        float temperature = getTemperature();
        float humidity = getHumidity();
        float pressure = getPressure();
        //目前状况布告板更新
        currentConditionsDisplay.update(temperature, humidity, pressure);
        //气象统计布告板更新
        statisticsDisplay.update(temperature, humidity, pressure);
        //天气预报布告板更新
        forecastDisplay.update(temperature, humidity, pressure);
    }
    
    //WeatherData的其他方法
    
}

存在的问题：针对实现编程，会难以扩展和维护，如果需要新增或者删除布告板，必须修改该程序。

例如报社，订阅报纸后，报社会定期给你邮寄报纸，停止订阅后报社便停止邮寄。我们把报社改称为“主题 Subject”，把订阅者改成为“观察者 Observer”来研究观察者模式。

观察者模式定义：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。

主题不需要知道观察者具体是谁，只需要知道观察者实现了Observer接口，并不关心观察者具体做了哪些事，这种交互对象间的松耦合是设计中追求的原则，下面看主题Subject和观察者Observer接口代码：

/*观察者*/
public interface Observer {
    public void update(float temp, float humidity, float pressure);
}

/*主题*/
public interface Subject {
    /*注册成为观察者*/
    public void registerObserver(Observer o);
    /*移除观察者*/
    public void removeObserver(Observer o);
    /*通知所有观察者*/
    public void notifyObservers();
}   

public interface DisplayElement {
    /**
     * 布告板都实现该接口，调用display来展示气象信息
     */
    public void display();
}

现在让WeatherData实现主题接口：

public class WeatherData implements Subject {
    private List<Observer> observerList;
    private float temperature;
    private float humidity;
    private float pressure;
    
    public WeatherData() {
        observerList = new ArrayList<Observer>();
    }
    public void registerObserver(Observer o) {
        observerList.add(o);
    }

    public void removeObserver(Observer o) {
        int i = observerList.indexOf(o);
        if (i >= 0) {
            observerList.remove(i);
            System.out.println(o.getClass().getName() + " is removed.");
        }
    }

    public void notifyObservers() {
        for (Observer o : observerList) {
            o.update(temperature, humidity, pressure);
        }
    }
    /*数据更新时，通知所有观察者*/
    public void measurementsChanged() {
        notifyObservers();
    }

}

布告板实现观察者接口：

/*目前状况布告板*/
public class CurrentConditionsDisplay implements Observer, DisplayElement {

    private float temperature;
    private float humidity;
    private Subject weatherData;
    
    public CurrentConditionsDisplay(Subject subject) {
        this.weatherData = subject;
        weatherData.registerObserver(this);
    }
    
    public void removeObserver() {
        weatherData.removeObserver(this);
    }

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

}

/*天气预报布告板*/
public class ForecastDisplay implements Observer, DisplayElement {

    private float temperature;
    private float pressure;
    private Subject weatherData;
    
    public ForecastDisplay(Subject subject) {
        this.weatherData = subject;
        weatherData.registerObserver(this);
    }
    
    public void removeObserver() {
        weatherData.removeObserver(this);
    }

    public void update(float temp, float humidity, float pressure) {
        this.temperature = temp;
        this.pressure = pressure;
        display();
    }
    
    public void display() {
        System.out.println("ForecastDisplay conditions:" + temperature + "F degrees and " + pressure + "Pa");
    }

}

/*气象状况布告板略*/

代码测试：

public class ObserverTest {
    
    @Test
    public void test() {
        WeatherData weatherDate = new WeatherData();
        CurrentConditionsDisplay ccDisplay = new CurrentConditionsDisplay(weatherDate);
        ForecastDisplay fcDisplay = new ForecastDisplay(weatherDate);
        weatherDate.setMeasurements(12.3f, 38.6f, 130f);
        ccDisplay.removeObserver();
        weatherDate.setMeasurements(12.3f, 38.6f, 130f);
        fcDisplay.removeObserver();
        weatherDate.setMeasurements(12.3f, 38.6f, 130f);
        System.out.println("notify ok");
    }
}

运行结果：

CurrentConditionsDisplay conditions:12.3F degrees and 38.6% humidity
ForecastDisplay conditions:12.3F degrees and 130.0Pa
com.project.design.observer.CurrentConditionsDisplay is removed.
ForecastDisplay conditions:12.3F degrees and 130.0Pa
com.project.design.observer.ForecastDisplay is removed.
notify ok

Java JDK中也存在已经定义好的观察者模式，在java.util包中(Observable(主题), Observer(观察者))，大家有兴趣可以自己了解下。java中的观察者可以手动从主题中拉取数据，主题也可以主动去推送数据。