设计模式之观察者模式

题记

最近开始阅读《Head First设计模式》，所以有必要把自己学到的东西用blog的方式给记录下来，其中，大部分的源码和UML关系图均是来自于该书。在此，本系列的文章只是将学到的知识记录一下，必要的地方会加上个人的理解。

正文

在我们的开发过程中，难免会遇到一种情况：存在一个主要对象，其他的对象因为由于数据的关系，必须依赖于这个对象产生的数据，但这个对象的数据总是处于不断的话当中，因此，我们希望这个主要对象的数据一旦发生变化，那么就能够及时的通知到依赖于它的对象。而当我们取消了这种依赖之后，随之而来就是不用再去通知已经取消的对象。其实，这个很像现在的微信公众平台，只要我们关注了某个公众账号后，公众账号就会不断的去推送最新的消息给关注者，而一旦取消关注后，这些推送也就中断了。在设计模式中，我们把这种行为称之为观察者模式（observer pattern）。

对于观察者模式，我们有着这样的书面定义：

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

观察者有着如下的类图：

其实这么看的话，也是不清不楚的，这个只是给出了观察者模式的一种通用类图，而至于如何具体的运作，我们也是不甚了解。

以下就是以天气通知为例，利用具体代码具体说明整个观察者模式。

其中，Subject为主题对象接口，也就是前面所说的数据变化的源头，其他对象都是它的观察者；Observer为观察者接口；DisplayElement为显示接口，这个由于每个观察者对于显示有着不同的要求，因此独立开辟这样一个接口。WeatherData继承了Subject接口，生成了具体的主题对象，而观察者真正观察到的数据，就是由该具体对象提供。CurrentConditonsDisplay、ForecastDisplay、StatisticsDisplay、ThirdPartydDisplay这几个则是真正的观察者，当主题对象的数据产生了变化之后，就会主动的一一通知到这些个观察者，然后由它们根据各自的显示需求显示相应的数据（由于显示要求的不同，因此它们也继承显示接口DisplayElement）。

下面就让我们看看具体的运作代码。

//观察对象接口
public interface Subject
{
    public void registerObserver(Observer o);
    public void removeObserver(Observer o);
    public void notifyObservers(Observer o);
}

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

//显示接口
public interface DisplayElement
{
    public void display();
}

以上定义各个接口，以及其中需要继承的公用方法，下面就是各个具体对象的实现了。

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(Observer o)
    {
        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();
    }

    // WeatherData的其他方法
}

这个是主题对象的具体实现WeatherData，它继承了Subject接口，其中具体实现了各个方法，其中setMeasurements()方法则是保证了在发生了变化时，第一时间能够将数据的变化通知到各个观察者。接下来，就是等着实现各个观察者了，这里只拿一个观察者CurrentConditonsDisplay作为实现的案例。

public class CurrentConditonsDisplay implements Observer, DisplayElement
{
    private float temperature;
    private float humidity;
    private Subject weatherData;

    public CurrentConditonsDisplay(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 degree and " + humidity + "% humidity");
    }
}

这段代码似乎没有什么好说道的，唯一的特殊的地方就是在构建方法中，我们调用Subject对象，这在注册观察者时用到了，其实，在后期如果我们加上取消关注的时候，也是会用到这个对象的，所以从方便的角度考虑，我们在构造方法中调用了该对象。

剩下来就是个简单的测试代码了。

public class WeatherStation()
{
    public static void main(String[] args)
    {
        WeatherData weatherData = new WeatherData();
        CurrentConditonsDisplay currentDisplay = new CurrentConditonsDisplay(weatherData);
        StatisticsDisplay statisticsDisplay = new StatisticsDisplay(weatherData);
        ForecastDisplay forecastDisplay = new ForecastDisplay(weatherData);

        weatherData.setMeasurements(80, 65, 30.4f);
    }
}

当我们理清了这些调用继承关系之后，豁然发现观察者模式其实挺简单的。而观察者模式的最重要的地方，就是在有一个主动数据源，多个被动读取数据的对象的情况下，让数据的操作变得单一简单，不会出现太多的对象操作数据的情况。