设计模式详解——观察者模式

前言

今天我们来看下一个可以有效实现松耦合的设计模式——观察者模式，这个设计模式我之前也仅仅停留在听说过的层面，关于它的具体实现更是一知半解，所以今天我们就来简单剖析下这个设计模式。

设计模式

观察者模式

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

要点

• 观察者模式定义了对象之间一对多的关系
• 主题（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
• 使用次模式时，你可以从被观察者处推或拉数据（推的方式被认为是更正确的）
• 有多个观察者时，不可以依赖特定的通知次序
• java中有多种观察者模式的实现，包括了通用的java.util.Observable，不过需要注意Observable实现上所带来的问题，有必要的话，可以实现自己的Observable
• Swing大量使用观察者模式，许多GUI框架也是如此
• 观察者模式还广泛被应用在许多地方，比如：JavaBeans、RMI

示例

下面我们以一个具体实例，来展示下观察者模式的具体实现。这里我们就直接以《Head First设计模式》中的气象站为例，其中天气信息就表示被观察者，天气布告板就表示订阅者和观察者，当天气发生变化（被观察者）时，会通过notifyObserver通知所有观察者，并调用他们的控制方法处理数据。下面我们就来看下具体实现过程

被观察者接口接口

这里有三个方法，第一个是注册观察者，第二个是移除观察者，第三个是通知观察者

public interface Subject {
    void registerObserver(Observer observer);
    void removeObserver(Observer observer);
    void notifyObserver();
}

观察者接口

观察者接口就一个方法，主要用于更新从被观察者中获取到的数据，该方法会在被注册者的notifyObserver方法中被调用

public interface Observer {
    void update(float temp, float humidity, float pressure);
}

控制层接口

这个接口主要是用于处理被观察者更新的数据，核心方法就一个。

public interface DisplayElement {
    void display();
}

被观察者实现

这里是被观察者的具体实现，被观察者也可以叫数据源，当数据发生变化时，由它负责告知观察者。

public class WeatherData implements Subject {
    private List<Observer> observerList;
    private float temp;
    private float humidity;
    private float pressure;

    public WeatherData(List<Observer> observerList) {
        this.observerList = observerList;
    }

    @Override
    public void registerObserver(Observer observer) {
        observerList.add(observer);
    }

    @Override
    public void removeObserver(Observer observer) {
        observerList.remove(observer);
    }

    @Override
    public void notifyObserver() {
        observerList.forEach(observer -> observer.update(temp, humidity, pressure));
    }

    public void measurementChanged() {
        notifyObserver();
    }

    public void setMeasurements(float temp, float humidity, float pressure) {
        this.temp = temp;
        this.humidity = humidity;
        this.pressure = pressure;
        measurementChanged();
    }
}

观察者实现

观察者我们实现了两个，主要是便于后面测试。这两个实现处理名字不一样，其他代码都是一样的。

public class RemoteDisplay implements Observer, DisplayElement {

    private Subject subject;
    private float temp;
    private float humidity;
    private float pressure;

    public RemoteDisplay(Subject subject) {
        this.subject = subject;
        subject.registerObserver(this);
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println(String.format("======= 
name:%s 
temp:%S 
humidity:%s 
pressure:%s", "remote", temp, humidity, pressure));
    }

    @Override
    public void update(float temp, float humidity, float pressure) {
        this.temp = temp;
        this.humidity = humidity;
        this.pressure = pressure;
        display();
    }
}

public class CurrentWeatherDataDisplay implements Observer, DisplayElement {

    private Subject subject;
    private float temp;
    private float humidity;
    private float pressure;

    public CurrentWeatherDataDisplay(Subject subject) {
        this.subject = subject;
        subject.registerObserver(this);
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println(String.format("======= 
name:%s 
temp:%S 
humidity:%s 
pressure:%s", "urrentWeatherData", temp, humidity, pressure));
    }

    @Override
    public void update(float temp, float humidity, float pressure) {
        this.temp = temp;
        this.humidity = humidity;
        this.pressure = pressure;
        display();
    }
}

测试代码

从上面观察者的实现类中，我们可以看出来，在实例化观察者的时候，其实已经完成了注册操作，所以这里我们不再需要手动注册观察者，后面再被观察者（数据）发生变化时，观察者会实时被通知。

@Test
    public void testWeatherDisplay() {
        WeatherData data = new WeatherData(new ArrayList<>());
        new CurrentWeatherDataDisplay(data);
        new RemoteDisplay(data);
        data.setMeasurements(12, 88, 981);
        System.out.println("----------------分割线------------------");
        data.setMeasurements(28, 68, 871);
        System.out.println("----------------分割线------------------");
        data.setMeasurements(38, 48, 681);
    }

运作结果

总结

从实例的运行结果来看，观察者模式特别适用于那些一对多的应用场景，比如数据推送同步，当你的平台数量发生变化时，数据发送方只需要将相关平台注册或删除，即可完成观察者的变更，可以实现代码之间的松耦合，提升代码的扩展性。

与这个设计模式类似的设计模式是订阅者模式，这两种设计模式，在我之前的认知中，我觉得他们应该是一样的，但是今天查阅了相关资料之后，发现它们并不完全一样，这里我们先大概对订阅者模式有一个基本的认知，后面等我们分享完订阅者模式之后，我们再来比较这两个的区别。