设计模式学习－观察者模式

1.定义

定义对象间一种一对多的依赖关系，使得当每一个对象改变状态，则所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。

2.类图

3.代码示例

我们定义一个场景：热水壶在烧开水，小孩和妈妈都关注烧开水的过程，各自有其处理方法。用while死循环一直轮询虽然可以实现这样的场景，但性能上让人无法接受。

为方便大家copy源码放在本机测试，我将代码写进一个java类中，其它参与类都是非public的。

package com.zhaoyangwoo.observer;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * Created by john on 16/8/3.
 */
//定义被观察者接口
interface Subject {

    void attachObv(Observer o);

    void detachObv(Observer o);

    void notifyObvs();
}

//定义观察者接口
interface Observer {
    void update(Subject subject);
}

//定义具体被观察者
public class WaterHeater implements Subject {

    //存储观察者
    private static List<Observer> observerList = new ArrayList<>();

    public int getTemperature() {
        return temperature;
    }

    public void setTemperature(int temperature) {
        this.temperature = temperature;
    }

    private int temperature = 0;

    @Override
    public void attachObv(Observer o) {
        observerList.add(o);
    }

    @Override
    public void detachObv(Observer o) {
        observerList.remove(o);

    }

    @Override
    public void notifyObvs() {
        observerList.forEach(r -> r.update(this));
    }

    //模拟烧开水的过程
    public void heat() {
        temperature = 0;
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            temperature++;
            this.notifyObvs();
            try {
                //停100ms
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }


    //场景类
    public static void main(String[] args) {
        WaterHeater waterHeater = new WaterHeater();
        Mother mother = new Mother();
        Child child = new Child();
        waterHeater.attachObv(mother);
        waterHeater.attachObv(child);
        waterHeater.heat();
        waterHeater.detachObv(child);
        waterHeater.heat();
        System.out.println("烧水结束");
    }
}

//具体观察者
class Child implements Observer {

    @Override
    public void update(Subject subject) {
        WaterHeater waterHeater = (WaterHeater) subject;
        System.out.println("现在的水温是" + waterHeater.getTemperature() + "度,人家还是个宝宝,跟我没关系");
    }
}

//具体观察者
class Mother implements Observer {

    @Override
    public void update(Subject subject) {
        WaterHeater waterHeater = (WaterHeater) subject;
        if (waterHeater.getTemperature() > 99) {
            System.out.println("现在的水温是" + waterHeater.getTemperature() + "度,水烧开了,我要把水装进热水瓶");
        }
    }
}

4.应用场景举例

• 一个类的状态变化需要通知其他类知晓，并且这些其他类是可以动态配置的
• 可以实现订阅/发布模型

5.JDK源码中的模式实现

JDK原生对观察者模式支持。通过java.util.Observable和java.util.Observer两个类，很容易实现观察者模式。通过阅读其源码，可以发现原理都是一样的。当然源码里的实现是线程安全的。我们用这两个类重写我们的场景：

// jdk版本的被观察者,不需要自己实现调用通知/注册之类的操作
class WaterHeaterJava extends Observable {
    public int getTemperature() {
        return temperature;
    }

    public void setTemperature(int temperature) {
        this.temperature = temperature;
    }

    private int temperature = 0;

    public void heat() {
        temperature = 0;
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            temperature++;
            //这里一定要注意,如果要notifyObservers生效,一定要调用setChanged告知已经发生了change,可以通知观察者了.否则notifyObservers不工作
            super.setChanged();
            super.notifyObservers();
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    //场景类
    public static void main(String[] args) {
        WaterHeaterJava waterHeater = new WaterHeaterJava();
        MotherJava mother = new MotherJava();
        ChildJava child = new ChildJava();
        waterHeater.addObserver(mother);
        waterHeater.addObserver(child);
        waterHeater.heat();
        waterHeater.deleteObserver(child);
        waterHeater.heat();
        System.out.println("Java版烧水结束");
    }
}

class ChildJava implements java.util.Observer {

    @Override
    public void update(Observable o, Object arg) {
        WaterHeaterJava waterHeater = (WaterHeaterJava) o;
        System.out.println("现在的水温是" + waterHeater.getTemperature() + "度,人家还是个宝宝,跟我没关系");
    }
}

class MotherJava implements java.util.Observer {

    @Override
    public void update(Observable o, Object arg) {
        WaterHeaterJava waterHeater = (WaterHeaterJava) o;
        if (waterHeater.getTemperature() > 99) {
            System.out.println("现在的水温是" + waterHeater.getTemperature() + "度,水烧开了,我要把水装进热水瓶");
        }
    }
}

关于setChanged，看看它的源码就明白了

public void notifyObservers(Object arg) {
        /*
         * a temporary array buffer, used as a snapshot of the state of
         * current Observers.
         */
        Object[] arrLocal;

        synchronized (this) {
            /* We don't want the Observer doing callbacks into
             * arbitrary code while holding its own Monitor.
             * The code where we extract each Observable from
             * the Vector and store the state of the Observer
             * needs synchronization, but notifying observers
             * does not (should not).  The worst result of any
             * potential race-condition here is that:
             * 1) a newly-added Observer will miss a
             *   notification in progress
             * 2) a recently unregistered Observer will be
             *   wrongly notified when it doesn't care
             */

            //看这里
            if (!changed)
                return;
            arrLocal = obs.toArray();
            clearChanged();
        }

        for (int i = arrLocal.length-1; i>=0; i--)
            ((Observer)arrLocal[i]).update(this, arg);
    }    

 

6.思考

思考如下两个问题

• 性能问题 

　　如果注册的观察者较多，或者观察者处理能力弱、耗时长，那么很可能出现性能问题，毕竟只是简单的遍历调用。

• 订阅/发布

　　当然，对于订阅/发布模型的支持有更好的开源框架，各种mq实现了这种模型，并且是异步架构，性能也有保障。 

• 推或拉

　　大家都喜欢说推模式和拉模式。其实本质上来说都是推模式，这也是使用观察者模式带来的好处。拉模式只不过推了一个引用，可以通过这个引用拿到更多的信息而已。

7.参考

1.《JAVA与模式》之观察者模式