手把手教你学会使用设计模式-行为型模式之观察者模式

行为型模式之观察者模式

定义

指多个对象间存在一对多的依赖关系（多个观察者对象同时监听某一个主题对象），当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。这种模式有时又称作发布-订阅模式、模型-视图模式，它是对象行为型模式。

结构与实现

实现观察者模式时要注意具体目标对象和具体观察者对象之间不能直接调用，否则将使两者之间紧密耦合起来，这违反了面向对象的设计原则。

结构

观察者模式的主要角色如下。

1. 抽象主题（Subject）角色：也叫抽象目标类，它提供了一个用于保存观察者对象的聚集类和增加、删除观察者对象的方法，以及通知所有观察者的抽象方法。
2. 具体主题（Concrete Subject）角色：也叫具体目标类，它实现抽象目标中的通知方法，当具体主题的内部状态发生改变时，通知所有注册过的观察者对象。
3. 抽象观察者（Observer）角色：它是一个抽象类或接口，它包含了一个更新自己的抽象方法，当接到具体主题的更改通知时被调用。
4. 具体观察者（Concrete Observer）角色：实现抽象观察者中定义的抽象方法，以便在得到目标的更改通知时更新自身的状态。

类图

实现

public class ObserverPattern {
    public static void main(String[] args) {
        Subject subject = new ConcreteSubject();
        Observer obs1 = new ConcreteObserver1();
        Observer obs2 = new ConcreteObserver2();
        subject.add(obs1);
        subject.add(obs2);
        subject.notifyObserver();
    }
}
//抽象目标
abstract class Subject {
    protected List<Observer> observers = new ArrayList<Observer>();
    //增加观察者方法
    public void add(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }
    //删除观察者方法
    public void remove(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }
    public abstract void notifyObserver(); //通知观察者方法
}
//具体目标
class ConcreteSubject extends Subject {
    public void notifyObserver() {
        System.out.println("具体目标发生改变...");
        System.out.println("--------------");
        for (Object obs : observers) {
            ((Observer) obs).response();
        }
    }
}
//抽象观察者
interface Observer {
    void response(); //反应
}
//具体观察者1
class ConcreteObserver1 implements Observer {
    public void response() {
        System.out.println("具体观察者1作出反应！");
    }
}
//具体观察者1
class ConcreteObserver2 implements Observer {
    public void response() {
        System.out.println("具体观察者2作出反应！");
    }
}

应用场景

在软件系统中，当系统一方行为依赖另一方行为的变动时，可使用观察者模式松耦合联动双方，使得一方的变动可以通知到感兴趣的另一方对象，从而让另一方对象对此做出响应。

通过前面的分析与应用实例可知观察者模式适合以下几种情形。

1. 对象间存在一对多关系，一个对象的状态发生改变会影响其他对象。
2. 当一个抽象模型有两个方面，其中一个方面依赖于另一方面时，可将这二者封装在独立的对象中以使它们可以各自独立地改变和复用。
3. 实现类似广播机制的功能，不需要知道具体收听者，只需分发广播，系统中感兴趣的对象会自动接收该广播。
4. 多层级嵌套使用，形成一种链式触发机制，使得事件具备跨域（跨越两种观察者类型）通知。

应用实例

如：老师给张三和李四发送【放假通知】。具体观察者就是张三和李四，【放假通知】可以看作是一个主题。

抽象观察者

public interface Observer {
    /**
     * 接收
     */
    void received();
}

具体观察者-李四

public class LisiConcreteObserver implements Observer {
    @Override
    public void received() {
        System.out.println("李四收到了【放假通知】");
    }
}

具体观察者-张三

public class ZhangSanConcreteObserver implements Observer {
    @Override
    public void received() {
        System.out.println("张三收到了【放假通知】");
    }
}

抽象目标类

public abstract class AbstractSubject {
    /**
     * 观察者列表
     */
    protected List<Observer> observerList = new ArrayList<>();

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

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

    /**
     * 通知方法
     */
    public abstract void notifyObserver();

}

具体目标类

public class ConcreteAbstractSubject extends AbstractSubject {
    @Override
    public void notifyObserver() {
        for (Observer observer : observerList) {
            observer.received();
        }
    }
}

客户端调用

public static void main(String[] args) {
    //定义主题-【放假通知】
    AbstractSubject abstractSubject = new ConcreteAbstractSubject();
    //定义观察者
    Observer zs = new ZhangSanConcreteObserver();
    Observer ls = new LisiConcreteObserver();
    //添加观察者
    abstractSubject.add(zs);
    abstractSubject.add(ls);
    //发送消息
    abstractSubject.notifyObserver();
}

张三收到了【放假通知】
李四收到了【放假通知】

优缺点

观察者模式是一种对象行为型模式，其主要优点如下。

1. 降低了目标与观察者之间的耦合关系，两者之间是抽象耦合关系。符合依赖倒置原则。
2. 目标与观察者之间建立了一套触发机制，可以实现广播机制。

它的主要缺点如下。

1. 当观察者对象很多时，接收到的通知会存在一定的延时。
2. 如果被观察者有循环依赖的话，那么被观察者发送通知会使观察者循环调用，导致系统崩溃。

JDK中的观察者模式

在 JDK中，通过java.util.Observable类和java.util.Observer接口定义了观察者模式，只要实现它们的子类就可以编写观察者模式实例。

1. 抽象目标类（Observable）

Observable类是抽象目标类，它有一个Vector集合成员变量，用于保存所有要通知的观察者对象。

2. 抽象观察者（Observer）

Observer接口是抽象观察者，它监视目标对象的变化，当目标对象发生变化时，观察者得到通知，并调用void update(Observable o,Object arg)方法，进行相应的工作。