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。

/**

 * 观察者设计模式

 */

public class C01_Observer {

    public static void main(String[] args) {

        // 创建主题对象

        ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();

        // 创建观察者对象

        Observer observer1 = new ConcreteObserver("观察者A");

        Observer observer2 = new ConcreteObserver("观察者B");

        // 注册观察者

        subject.attach(observer1);

        subject.attach(observer2);

        // 修改主题状态

        subject.change("New State ！");

        /**

         * 主题状态:New State ！

         *【观察者A】状态:New State ！

         *【观察者B】状态:New State ！

         */

    }

}

// 抽象主题角色

abstract class Subject {

    // 保存注册的观察者对象

    private List<Observer> list = new ArrayList<>();

    /**

     * 注册观察者对象

     */

    public void attach (Observer observer){

        list.add(observer);

        System.out.println("注册一个观察者:"+observer.getClass().getName());

    }

    /**

     * 删除观察者对象

     */

    public void delete (Observer observer){

        list.remove(observer);

        System.out.println("删除一个观察者:"+observer);

    }

    /**

     * 通知所有注册的观察者对象

     */

    public void notifyObserver (String newState){

        for (Observer observer : list) {

            observer.update(newState);

        }

    }

}

// 具体主题角色

class ConcreteSubject extends Subject{

    private String state ;

    public String getState (){

        return state ;

    }

    public void change (String newState){

        state = newState;

        System.out.println("主题状态:"+state);

        //状态发生改变，通知各个观察者

        this.notifyObserver(state);

    }

}

// 抽象观察者角色

interface Observer {

    /**

     * 更新接口

     */

    void update (String state);

}

// 具体观察者角色

class ConcreteObserver implements Observer{

    private String name ;

    // 观察者状态

    private String observerState ;

    public ConcreteObserver (String name){

        this.name = name ;

    }

    /**

     * 更新观察者的状态，使其与目标的状态保持一致

     */

    @Override

    public void update(String state) {

        observerState = state ;

        System.out.println("【"+this.name+"】状态:"+observerState);

    }

}

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。

public class C02_Observer_Pull {

    public static void main(String[] args) {

        // 创建主题对象

        ConcreteSubject1 subject = new ConcreteSubject1();

        // 创建观察者对象

        Observer1 observer1 = new ConcreteObserver1("观察者A","JAVA");

        Observer1 observer2 = new ConcreteObserver1("观察者B","MySQL");

        // 注册观察者

        subject.attach(observer1);

        subject.attach(observer2);

        /*

         * 修改主题状态

         * 主题状态：JAVA State ！

         * 【观察者A】状态:JAVA State ！

         * 主题状态：MySQL State ！

         * 【观察者B】状态:MySQL State ！

         */

        subject.change("JAVA State ！","JAVA");

        subject.change("MySQL State ！","MySQL");

    }

}

abstract class Subject1 {

    // 保存注册的观察者对象

    private List<Observer1> list = new ArrayList<>();

    /**

     * 注册观察者对象

     */

    public void attach (Observer1 observer){

        list.add(observer);

    }

    /**

     * 删除观察者对象

     */

    public void delete (Observer1 observer){

        list.remove(observer);

        System.out.println("删除一个观察者:"+observer);

    }

    /**

     * 通知所有注册的观察者对象,传入消息的话题

     */

    public void notifyObservers (String msgTopic){

        for (Observer1 observer : list){

            observer.update(this);

        }

    }

}

class ConcreteSubject1 extends Subject1 {

    private String state ;

    private String msgTopic ;

    public String getState (){

        return state ;

    }

    public String getMsgTopic (){

        return msgTopic ;

    }

    public void change (String newState,String newMsgTopic){

        this.state = newState ;

        this.msgTopic = newMsgTopic ;

        System.out.println("主题状态："+state);

        this.notifyObservers(msgTopic);

    }

}

interface Observer1 {

    /**

     * 更新接口

     * @param subject 传入主题对象，方面获取相应的主题对象的状态

     */

    void update(Subject1 subject);

}

class ConcreteObserver1 implements Observer1{

    private String name ;

    // 选择话题

    private String msgTopic ;

    // 观察者状态

    private String observerState ;

    public ConcreteObserver1 (String name,String msgTopic){

        this.name = name ;

        this.msgTopic = msgTopic ;

    }

    @Override

    public void update(Subject1 subject) {

        ConcreteSubject1 concreteSubject1 = (ConcreteSubject1)subject ;

        // 只有指定话题才拉取消息

        if (concreteSubject1.getMsgTopic().equals(msgTopic)){

            observerState = concreteSubject1.getState();

            System.out.println("【"+this.name+"】状态:"+observerState);

        }

    }

}

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。

package java.util;

/**

 * A class can implement the <code>Observer</code> interface when it

 * wants to be informed of changes in observable objects.

*/

public interface Observer {

    /**

     * This method is called whenever the observed object is changed. An

     * application calls an <tt>Observable</tt> object's

     */

    void update(Observable o, Object arg);

}

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

public class C03_Observer_JDK {

    public static void main(String[] args) {

        //创建被观察者对象

        MsgSource msgSource = new MsgSource();

        //创建观察者对象，并将被观察者对象登记

        MsgConsumer watcher = new MsgConsumer(msgSource);

        msgSource.setData("Hello,Java");

        msgSource.setData("Bye Java");

    }

}

class MsgSource extends Observable {

    private String data = "";

    public String getData() {

        return data;

    }

    public void setData(String data) {

        if(!this.data.equals(data)){

            this.data = data;

            setChanged();

        }

        notifyObservers();

    }

}

class MsgConsumer implements java.util.Observer {

    // 添加观察者

    public MsgConsumer(Observable msgSource){

        msgSource.addObserver(this);

    }

    // 状态获取

    @Override

    public void update(Observable o, Object arg) {

        System.out.println("消息内容：" + ((MsgSource)o).getData());

    }

}

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

GitHub·地址

https://github.com/cicadasmile/model-arithmetic-parent

GitEE·地址

https://gitee.com/cicadasmile/model-arithmetic-parent

巴特西

Java描述设计模式(11)：观察者模式

一、观察者模式

1、概念描述

2、核心角色

3、源代码实现

4、两种模式比较

二、JDK中应用

1、Observer接口

2、Observable类

3、应用案例

三、优缺点总结

四、源代码地址

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