Java设计模式(十四)观察者模式

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wshunli 9月 10, 2018
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观察者模式(Observer Pattern)是对象的行为模式,又叫发布-订阅(Publish/Subscribe)模式、模型-视图(Model/View)模式、源-监听器(Source/Listener)模式或从属者(Dependents)模式。

观察者模式

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。这个主题对象在状态上发生变化时,会通知所有观察者对象,使它们能够自动更新自己。

观察者模式

观察者模式所涉及的角色有:

(1) 抽象主题(Subject)角色:抽象主题角色把所有对观察者对象的引用保存在一个聚集(比如ArrayList对象)里,每个主题都可以有任何数量的观察者。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。

(2) 具体主题(ConcreteSubject)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(Concrete Observable)角色。

(3) 抽象观察者(Observer)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。

(4) 具体观察者(ConcreteObserver)角色:存储与主题的状态自恰的状态。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相协调。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。

1、抽象主题角色类

public abstract class Subject {

    private List<Observer> list = new ArrayList<>();
    /**
     * 注册观察者对象
     *
     * @param observer 观察者对象
     */
    public void attach(Observer observer) {

        list.add(observer);
        System.out.println("Attached an observer");
    }
    /**
     * 删除观察者对象
     *
     * @param observer 观察者对象
     */
    public void detach(Observer observer) {
        list.remove(observer);
        System.out.println("Detached an observer");
    }
    /**
     * 通知所有注册的观察者对象
     */
    public void nodifyObservers(String newState) {

        for (Observer observer : list) {
            observer.update(newState);
        }
    }
}

2、具体主题角色类

public class ConcreteSubject extends Subject {
    private String state;
    public String getState() {
        return state;
    }
    public void change(String newState) {
        state = newState;
        System.out.println("ConcreteSubject:" + state);
        this.nodifyObservers(state);//状态发生改变,通知各个观察者
    }
}

3、抽象观察者角色类

public interface Observer {
    public void update(String state);
}

4、具体观察者角色类

public class ConcreteObserver implements Observer {
    private String observerState;//观察者的状态
    @Override
    public void update(String state) {
        /**
         * 更新观察者的状态,使其与目标的状态保持一致
         */
        observerState = state;
        System.out.println("ConcreteObserver:" + observerState);
    }
}

5、观察者模式的使用

public class ObserverPatternMain {
    public static void main(String[] args) {

        ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();
        ConcreteObserver observer = new ConcreteObserver();
        subject.attach(observer);
        subject.change("New State");
        subject.detach(observer);
        subject.change("New State");

    }
}

当主题对象的状态改变时,将通知所有观察者,观察者接收到主题对象的通知后,将可以进行其他操作,进行响应。

推模型和拉模型

在观察者模式中,又分为推模型和拉模型两种方式。

(1)推模型:主题对象向观察者推送主题的详细信息,不管观察者是否需要,推送的信息通常是主题对象的全部或部分数据。

(2)拉模型:主题对象在通知观察者的时候,只传递少量信息。如果观察者需要更具体的信息,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。一般这种模型的实现中,会把 主题对象自身 通过 update() 方法传递给观察者,这样在观察者需要获取数据的时候,就可以通过这个引用来获取了。

前面就是典型的推模型,下面介绍拉模型。

1、抽象主题角色类

public abstract class Subject {
    private List<Observer> list = new ArrayList<>();
    /**
     * 注册观察者对象
     *
     * @param observer 观察者对象
     */
    public void attach(Observer observer) {
        list.add(observer);
        System.out.println("Attached an observer");
    }
    /**
     * 删除观察者对象
     *
     * @param observer 观察者对象
     */
    public void detach(Observer observer) {
        list.remove(observer);
        System.out.println("Detached an observer");
    }
    /**
     * 通知所有注册的观察者对象
     */
    public void nodifyObservers() {
        for (Observer observer : list) {
            observer.update(this);
        }
    }
}

3、抽象观察者角色类

public interface Observer {
    public void update(Subject subject);
}

4、具体观察者角色类

public class ConcreteObserver implements Observer {
    @Override
    public void update(Subject subject) {
        String state = ((ConcreteSubject) subject).getState();
        System.out.println("ConcreteObserver:" + state);
    }
}

5、观察者模式的使用

public class ObserverPatternMain {
    public static void main(String[] args) {

        ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();
        ConcreteObserver observer = new ConcreteObserver();
        subject.attach(observer);
        subject.change("New State");
        subject.detach(observer);
        subject.change("New State");

    }
}

两种模式的比较

(1)推模型是假定主题对象知道观察者需要的数据;而拉模型是主题对象不知道观察者具体需要什么数据,没有办法的情况下,干脆把自身传递给观察者,让观察者自己去按需要取值。

(2)推模型可能会使得观察者对象难以复用,因为观察者的 update() 方法是按需要定义的参数,可能无法兼顾没有考虑到的使用情况。这就意味着出现新情况的时候,就可能提供新的 update() 方法,或者是干脆重新实现观察者;而拉模型就不会造成这样的情况,因为拉模型下,update() 方法的参数是主题对象本身,这基本上是主题对象能传递的最大数据集合了,基本上可以适应各种情况的需要。

观察者模式的优缺点

优点:观察者和被观察者是抽象耦合的;建立一套触发机制。
缺点:1、如果一个被观察者对象有很多的直接和间接的观察者的话,将所有的观察者都通知到会花费很多时间。2、如果在观察者和观察目标之间有循环依赖的话,观察目标会触发它们之间进行循环调用,可能导致系统崩溃。3、观察者模式没有相应的机制让观察者知道所观察的目标对象是怎么发生变化的,而仅仅只是知道观察目标发生了变化。

本文实现源码https://github.com/wshunli/design-patterns/tree/master/src/ch14

参考资料
1、《JAVA与模式》之观察者模式 - java_my_life - 博客园
https://www.cnblogs.com/java-my-life/archive/2012/05/16/2502279.html

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