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一、观察者模式
1、概念描述
观察者模式是对象的行为模式，又叫发布-订阅(Publish/Subscribe)模式。观察者模式定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象，主题对象在状态发生变化时，会通知所有观察者对象。Redis和常用消息中间件的发布订阅模式，都是基于该原理实现。
2、核心角色
- 抽象主题角色
抽象主题角色把所有对观察者对象的统一聚集管理，每个主题都可以有一个或多个观察者。抽象主题提供一个接口，可以增加和删除观察者对象，抽象主题角色又叫做抽象被观察者(Observable)角色。
- 具体主题角色
将有关状态存入具体观察者对象；在具体主题的内部状态改变时，给所有登记过的观察者发出通知。具体主题角色又叫做具体被观察者角色。
- 抽象观察者角色
为所有的具体观察者定义一个接口，在得到主题的通知时更新自己，这个接口叫做更新接口。
- 具体观察者角色
具体观察者角色实现抽象观察者角色所要求的更新接口，以便使本身的状态与主题的状态协调同步。如果需要，具体观察者角色可以保持一个指向具体主题对象的引用。
3、源代码实现
- 基于消息推送模式
主题对象向观察者推送主题的消息，不管观察者是否需要。
1/** 2 * 观察者设计模式 3 */ 4public class C01_Observer { 5 public static void main(String[] args) { 6 // 创建主题对象 7 ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject(); 8 // 创建观察者对象 9 Observer observer1 = new ConcreteObserver("观察者A"); 10 Observer observer2 = new ConcreteObserver("观察者B"); 11 // 注册观察者 12 subject.attach(observer1); 13 subject.attach(observer2); 14 // 修改主题状态 15 subject.change("New State ！"); 16 /** 17 * 主题状态:New State ！ 18 *【观察者A】状态:New State ！ 19 *【观察者B】状态:New State ！ 20 */ 21 } 22} 23// 抽象主题角色 24abstract class Subject { 25 // 保存注册的观察者对象 26 private List<Observer> list = new ArrayList<>(); 27 /** 28 * 注册观察者对象 29 */ 30 public void attach (Observer observer){ 31 list.add(observer); 32 System.out.println("注册一个观察者:"+observer.getClass().getName()); 33 } 34 /** 35 * 删除观察者对象 36 */ 37 public void delete (Observer observer){ 38 list.remove(observer); 39 System.out.println("删除一个观察者:"+observer); 40 } 41 /** 42 * 通知所有注册的观察者对象 43 */ 44 public void notifyObserver (String newState){ 45 for (Observer observer : list) { 46 observer.update(newState); 47 } 48 } 49} 50// 具体主题角色 51class ConcreteSubject extends Subject{ 52 private String state ; 53 public String getState (){ 54 return state ; 55 } 56 public void change (String newState){ 57 state = newState; 58 System.out.println("主题状态:"+state); 59 //状态发生改变，通知各个观察者 60 this.notifyObserver(state); 61 } 62} 63// 抽象观察者角色 64interface Observer { 65 /** 66 * 更新接口 67 */ 68 void update (String state); 69} 70// 具体观察者角色 71class ConcreteObserver implements Observer{ 72 private String name ; 73 // 观察者状态 74 private String observerState ; 75 public ConcreteObserver (String name){ 76 this.name = name ; 77 } 78 /** 79 * 更新观察者的状态，使其与目标的状态保持一致 80 */ 81 @Override 82 public void update(String state) { 83 observerState = state ; 84 System.out.println("【"+this.name+"】状态:"+observerState); 85 } 86}
- 基于消息拉取模式
主题对象在通知观察者的时候，传递少量信息。如果观察者需要该消息内容，由观察者主动到主题对象中获取，相当于是观察者从主题对象中拉数据。
该案例基于上述案例修改，观察者获取主题对象的消息话题，只有自己感兴趣的话题，才进一步获取内容。
1public class C02_Observer_Pull { 2 public static void main(String[] args) { 3 // 创建主题对象 4 ConcreteSubject1 subject = new ConcreteSubject1(); 5 // 创建观察者对象 6 Observer1 observer1 = new ConcreteObserver1("观察者A","JAVA"); 7 Observer1 observer2 = new ConcreteObserver1("观察者B","MySQL"); 8 // 注册观察者 9 subject.attach(observer1); 10 subject.attach(observer2); 11 /* 12 * 修改主题状态 13 * 主题状态：JAVA State ！ 14 * 【观察者A】状态:JAVA State ！ 15 * 主题状态：MySQL State ！ 16 * 【观察者B】状态:MySQL State ！ 17 */ 18 subject.change("JAVA State ！","JAVA"); 19 subject.change("MySQL State ！","MySQL"); 20 } 21} 22abstract class Subject1 { 23 // 保存注册的观察者对象 24 private List<Observer1> list = new ArrayList<>(); 25 /** 26 * 注册观察者对象 27 */ 28 public void attach (Observer1 observer){ 29 list.add(observer); 30 } 31 /** 32 * 删除观察者对象 33 */ 34 public void delete (Observer1 observer){ 35 list.remove(observer); 36 System.out.println("删除一个观察者:"+observer); 37 } 38 /** 39 * 通知所有注册的观察者对象,传入消息的话题 40 */ 41 public void notifyObservers (String msgTopic){ 42 for (Observer1 observer : list){ 43 observer.update(this); 44 } 45 } 46} 47class ConcreteSubject1 extends Subject1 { 48 private String state ; 49 private String msgTopic ; 50 public String getState (){ 51 return state ; 52 } 53 public String getMsgTopic (){ 54 return msgTopic ; 55 } 56 public void change (String newState,String newMsgTopic){ 57 this.state = newState ; 58 this.msgTopic = newMsgTopic ; 59 System.out.println("主题状态："+state); 60 this.notifyObservers(msgTopic); 61 } 62} 63 64interface Observer1 { 65 /** 66 * 更新接口 67 * @param subject 传入主题对象，方面获取相应的主题对象的状态 68 */ 69 void update(Subject1 subject); 70} 71class ConcreteObserver1 implements Observer1{ 72 private String name ; 73 // 选择话题 74 private String msgTopic ; 75 // 观察者状态 76 private String observerState ; 77 public ConcreteObserver1 (String name,String msgTopic){ 78 this.name = name ; 79 this.msgTopic = msgTopic ; 80 } 81 @Override 82 public void update(Subject1 subject) { 83 ConcreteSubject1 concreteSubject1 = (ConcreteSubject1)subject ; 84 // 只有指定话题才拉取消息 85 if (concreteSubject1.getMsgTopic().equals(msgTopic)){ 86 observerState = concreteSubject1.getState(); 87 System.out.println("【"+this.name+"】状态:"+observerState); 88 } 89 } 90}
4、两种模式比较
推模式是假定主题对象知道观察者需要的数据，直接推送，使得观察者对象难以复用；而拉模式是主题对象不知道观察者具体需要什么数据，将把自身传递给观察者，按需要取值。
二、JDK中应用
JAVA语言的java.utill类库里面，提供了一个Observable类以及一个Observer接口，构成JAVA语言对观察者模式的支持。
1、Observer接口
这个接口只定义了一个方法，即update()方法，当被观察者对象的状态发生变化时，被观察者对象的notifyObservers()方法就会调用这一方法。
1package java.util; 2/** 3 * A class can implement the <code>Observer</code> interface when it 4 * wants to be informed of changes in observable objects. 5*/ 6public interface Observer { 7 /** 8 * This method is called whenever the observed object is changed. An 9 * application calls an <tt>Observable</tt> object's 10 */ 11 void update(Observable o, Object arg); 12}
2、Observable类
被观察者类都是java.util.Observable类的子类。java.util.Observable提供方法支持观察者对象。
-
setChanged方法：观察者对象的状态发生了变化。
-
notifyObservers：调用所有登记过的观察者对象的update()方法。
package java.util; public class Observable { private boolean changed = false; private Vector obs; /** Construct an Observable with zero Observers. / public Observable() { obs = new Vector(); } /将一个观察者添加到观察者聚集上面/ public synchronized void addObserver(Observer o) { if (o == null) throw new NullPointerException(); if (!obs.contains(o)) { obs.addElement(o); } } / 将一个观察者从观察者聚集上删除 / public synchronized void deleteObserver(Observer o) { obs.removeElement(o); } public void notifyObservers() { notifyObservers(null); } /* * 如果本对象有变化（那时hasChanged 方法会返回true） * 调用本方法通知所有登记的观察者，即调用它们的update()方法 * 传入this和arg作为参数 / public void notifyObservers(Object arg) { Object[] arrLocal; synchronized (this) { if (!changed) return; arrLocal = obs.toArray(); clearChanged(); } for (int i = arrLocal.length-1; i>=0; i--) ((Observer)arrLocal[i]).update(this, arg); } /* 将观察者聚集清空 / public synchronized void deleteObservers() { obs.removeAllElements(); } /* 将“已变化”设置为true / protected synchronized void setChanged() { changed = true; } /* 将“已变化”重置为false */ protected synchronized void clearChanged() { changed = false; } public synchronized boolean hasChanged() { return changed; } public synchronized int countObservers() { return obs.size(); } }
3、应用案例
1public class C03_Observer_JDK { 2 public static void main(String[] args) { 3 //创建被观察者对象 4 MsgSource msgSource = new MsgSource(); 5 //创建观察者对象，并将被观察者对象登记 6 MsgConsumer watcher = new MsgConsumer(msgSource); 7 msgSource.setData("Hello,Java"); 8 msgSource.setData("Bye Java"); 9 } 10} 11class MsgSource extends Observable { 12 private String data = ""; 13 public String getData() { 14 return data; 15 } 16 public void setData(String data) { 17 if(!this.data.equals(data)){ 18 this.data = data; 19 setChanged(); 20 } 21 notifyObservers(); 22 } 23} 24class MsgConsumer implements java.util.Observer { 25 // 添加观察者 26 public MsgConsumer(Observable msgSource){ 27 msgSource.addObserver(this); 28 } 29 // 状态获取 30 @Override 31 public void update(Observable o, Object arg) { 32 System.out.println("消息内容：" + ((MsgSource)o).getData()); 33 } 34}
三、优缺点总结
观察者模式的主要的作用是对象解耦，将观察者和被观察者隔离。
程序中包括多个被观察者和多个被观察者，开发和调试比较复杂，而且Java中的消息的通知默认是顺序执行的，一个观察者的执行阻塞会影响整体的执行效率。
四、源代码地址
1GitHub·地址 2https://github.com/cicadasmile/model-arithmetic-parent 3GitEE·地址 4https://gitee.com/cicadasmile/model-arithmetic-parent
