学习笔记 设计模式之观察者模式

    Head First里边给出的场景是：

    客户需要这样一个App：一个WheatherData类可以从气象站获得气象信息（temperature, humidity, pressure and so on）.一旦这些信息改变，就会更新气象站的三个公告板（CurrentConditionBulletin, StatisticsBulletin and ForecastBulletin, 另外，用户还可以随时增加/删除/更改自己的布告板）。

    客户给出了WheatherData的类图：

    

    结合以上描述和类图我们已知：

    1. 由Getter可以或得气象信息

    2. 一旦气象信息有改变，调用measurementsChanged()方法更新所有的布告板

    3. 现在需要三个布告板

    4. Customer可以定义自己的布告板

    首先看一个不好的实现：

    

public class WeatherData {       

        public void MeasurementsChanged()
        {
            float temp = getTemperature(); 
            float humidity = getHumidity(); 
            float pressure = getPressure();
            currentConditionsDisplay.update(temp, humidity, pressure); 
            statisticsDisplay.update(temp, humidity, pressure);
            forecastDisplay.update(temp, humidity, pressure);
        }
}

　　为什么不好呢？可以从已经知道的几个设计原则入手：

    1. 找出程序中变化的部分，将其与固定不变的部分隔离

    在这个场景中，变化的是布告栏的类型和数量，在这个不好的例子中，我们改变布告栏的类型和数量，势必要修改WheatherData这个类。如何才能可以随意修改布告栏的数量和类型，却不用修改WheatherData类呢？

    2. 针对接口编程，不针对实现编程

    明显，statisticsDisplay，statisticsDisplay，forecastDisplay均是具体的实现的编程，如果以后我们增加修改布告栏，都必须修改这段程序。而且三个方法( update() )的名字和参数相同，一个统一的接口可行？

    可以根据报纸订阅业务对观察者模式有一个简单的了解：

    观察者模式类图：

    

    Subject

    主题接口，也即可观察者（Observable），对象使用此接口注册为观察者，或者把自己从观察着中删除。每个主题可以有多个观察者。

    ConcreteSubject

    一个具体主题实现了主题接口，除了注册和撤销之外，具体主题还实现了notifyObservers()方法，这个方法用来在主题状态改变时更行所有的观察者。具体主题也可能有设置和获取状态的方法。

    Observer

    所有潜在的观察者必须实现观察者接口，这个接口只有update()方法，当主题改变时，它被调用。

    ConcreteObserver

    具体的观察者可以是任何实现了Observer接口的类。观察者必须注册具体主题，一边接收更新。

    基本原则：为了交互对象之间的松耦合设计而努力

    观察者模式的定义：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，它的所有的依赖者都会收到通知并自动更新。

    观察者模式中，一对多的关系体现在哪里？

    这个模式中，主题是具有状态的对象，并且可以控制这个状态，也就是说，是一个具有“状态”的主题。

    另一方面，观察者使用这些状态，虽然这些状态并不属于他们。有多个观察者，依靠主题来告诉他们主题状态何时变了。

    这就产生了一个关系，一个“主题”对多个“观察者”的关系

    松耦合设计威力体现在哪里？

    当两个对象松耦合，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，让主题和观察者松耦合。

    

    下面我们根据观察者模式来画出开篇WheatherStation的类图：

    

    代码如下

    ISubject：

import org.jpatterns.gof.ObserverPattern;

@ObserverPattern(
		comment="ISubject: Interface of Observer Pattern"
)
public interface ISubject {
	void registerObserver(IObserver o);
	void deleteObserver(IObserver o);
	void notifyObservers();
}

　　IObserver：

import org.jpatterns.gof.ObserverPattern;

@ObserverPattern(
		comment="IObserver: Interface of Observer Pattern"
)
public interface IObserver {
	void update(float temp, float humidity, float pressure);
}

　　实现了ISubject接口的WheatherData：

import java.util.ArrayList;

import org.jpatterns.gof.ObserverPattern;

@ObserverPattern(comment = "WheatherData: Concrete Subject of Observer Pattern")
public class WheatherData implements ISubject {
	private ArrayList<IObserver> observers;
	private float temperature;
	private float humidity;
	private float pressure;

	public WheatherData() {
		this.observers = new ArrayList<IObserver>();
	}

	@Override
	public void registerObserver(IObserver o) {
		observers.add(o);
	}

	@Override
	public void deleteObserver(IObserver o) {
		if (observers.indexOf(o) >= 0) {
			observers.remove(o);
		}
	}

	@Override
	public void notifyObservers() {
		for (int i = 0; i < observers.size(); i++) {
			IObserver observer = observers.get(i);
			observer.update(temperature, humidity, pressure);
		}
	}

	public void measurementsChanged() {
		this.notifyObservers();
	}

	public void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure) {
		this.temperature = temperature;
		this.humidity = humidity;
		this.pressure = pressure;
		this.measurementsChanged();
	}
}

　　实现了IObserver接口的一个Bulletin：

public class CurrentConditionsBulletin implements IObserver, IDisplayElement {

	private float temperature;
	private float humidity;
	private ISubject wheatherData;

	public CurrentConditionsBulletin(ISubject wheatherData) {
		this.wheatherData = wheatherData;
		wheatherData.registerObserver(this);
	}

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

	@Override
	public void display() {
		System.out.println("Current Conditions: " + this.temperature
				+ "F Degrees and " + this.humidity + "% Humidity");
	}
}

　　创建气象站，将程序run起来：

public class WheatherStation {

	public static void main(String[] args) {
		WheatherData wheatherData = new WheatherData();
		IObserver o1 = new CurrentConditionsBulletin(wheatherData);
		IObserver o2 = new StatisticsBulletin(wheatherData);
		IObserver o3 = new ForecastBulletin(wheatherData);
		IObserver o4 = new CustomBulletin(wheatherData);//自定义的
		wheatherData2.setMeasurements(20, 20, 20);
	}

}

　　省略了好多注释啊，想好好理解，还是推荐去看HeadFirst吧，说实话，真本书真好！

      其实在java中已经有内置的观察者模式。java.util中的Observable（类）和Observer（接口）。但是缺点不少，例如违反了：针对接口变成，而不是针对实现编程和多用组合少用继承两个原则，而且起nofify也依赖顺序。

      观察者模式的要点：

      观察者定义了对象之间一对多的关系。

      主题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，可以从可观察者推或者拉数据。

      有多个观察者时，不可以依赖特定的通知次序。

      要注意java.util.Observable实现上带来的问题。

      如果有必要的话，可以实现自己的Observable。

    观察者模式的应用

    观察者模式的优点

    观察者和可观察者之间是抽象耦合

    建立了一套完整的触发链

    观察者模式的缺点

    多级触发的效率问题

    Java中消息的通知默认是顺序执行的，一个观察者卡壳，会影响整体的效率

    观察者模式的使用场景

    可拆分的关联行为场景

    事件多级触发的场景

    跨系统的消息交换场景