《Head First 设计模式》之观察者模式

前言

　　昨天lz写了一篇关于策略模式的文章，感觉这篇文章写了很久才完成，而且自我感觉写的并不是很好。究其原因lz发现有以下几点。第一，lz对设计模式刚开始接触，现在也仅仅只是停留在概念阶段，没有付诸实践，没有将这些设计理论运用到项目中去，可能现在对lz来讲很难讲其吃透，不过这也能理解，对新知识的学习毕竟是要循序渐进。第二，lz觉得自己的写作能力有所欠缺，高中语文确实是没学好呃，这个只能慢慢改善了。

　　关于写博客这件事，lz看到一句话觉得说的很合理，故献给大家望共勉。“当别人请我给他们一些写 blog 的建议，我总是回他：挑个你自认为可以的时间行程安排，什么时候开始写 blog，预计多久写一篇文，开始动工，并坚持下去。在你这么做之前，任何建议对你来说都是不重要的。你文章是否写得很糟糕不重要，是否没有任何人会看你的 blog 不重要，是不是没啥有趣的东西可以记录也不重要。重要的是，只要你能透过写文来表现出写作的意愿，而且渴望持续地写作，检视、思考与改善自己的写作，你终究会成功的。”

今日分享

　　正如之前写到的一样，这块内容以后每篇文章前面都会推送给大家。今天给大家带来了两句话。

　　1.该舍的，舍不得，只顾着跟往事瞎扯，等你发现时间是贼了，它早已偷光你的选择！

　　2.一句英文，Life is like a ball, your initial steps of the church who may not be able to accompany you come to finish. 人生就像一场舞会，教会你最初舞步的人，未必能陪你走到散场。不乱于心，不困于情，不畏将来，不念过往。“如果微笑成为习惯，快乐也会成为习惯”

观察者模式

　　观察者模式是JDK中使用最多的模式之一，比如我们常用的java.util包，JavaBeans和Swing中，后续我们再做进一步介绍。可通俗点理解该模式为：能让你的对象知悉现况，不会错过该对象感兴趣的事情。

　　认识观察者模式

　　首先看看报纸和杂志的订阅是怎么回事：

　　1.报社的业务就是出版报纸。

　　2.向某家报社订阅报纸，只要他们有新报纸出版，就会给你送来。你要你是他们的订户，你就会一直受到新报纸。

　　3.当你不想再看报纸的时候，取消订阅，他们就不会再送新报纸来。

　　4.只要报社还在运营，就会一直有人（或单位）向他们订阅报纸或取消报纸。

我想大家从上面的这份关系中可以初步了解观察者模式，其实出版者+订阅者=观察者模式。不过我们习惯将出版者称为“主题”（Subject）,订阅者称为“观察者”（Observer）。现用浅显的话语解释下，首先主题对象管理着某些数据，观察者已经订阅（注册）主题以便在主题数据改变时能够收到更新。其次当主题内的数据改变时，就会通知观察者，也即：新的数据会以某种形式送到观察者手上。当然，如果某个对象不是观察者，即使主题数据更新时也不会将新的数据通知到此对象。

　　定义观察者模式

　　现给出观察者模式官方解释：定义了对象之间的一对多依赖，这样一来，当一个对象改变状态时，它的所有依赖者都会收到通知并自动更新。可以理解为，主题和观察者定义了一对多关系。观察者依赖于此主题，只要主题状态一有变化，观察者就会被通知。根据通知的风格，观察者可能因此新值而更新。其实实现观察者模式的方法不止一种，但是以包含Subject和Observer接口的类设计的做法最为常见，下面给出该模式类图。

　　UML类图

　　气象站实例

　　现给出具体需求：某公司需要建立下一代气象站，且必须建立在给出的WeatherData对象上，由该对象负责追踪目前的天气状况（温度，湿度，气压）。希望能建立一个应用，有三种布告板，分别显示目前的状况，气象统计及简单的预报。当WeatherData对象获得最新的测量数据时，三种布告板必须要实时更新。最后这是一个可扩展的气象站，也即：希望能实现自己的布告板并插入到此应用中。

　　现给出该应用UML图：

下面我们再来具体实现该气象站，首先从接口开始，

主题接口：

package xin.yangmj.observer.subject;

import xin.yangmj.observer.observe.Observer;

/**
 * 这是主题接口，所有具体主题都应实现此接口
 *
 * @author Eric Yang
 * @create 2017-10-07 下午3:56
 **/
public interface Subject {

    public void registerObserver(Observer o);
    public void removeObserver(Observer o);
    public void notifyObserver();
}

观察者接口：

package xin.yangmj.observer.observe;

/**
 * 这是观察者接口，所有具体观察者都应实现此接口
 *
 * @author Eric Yang
 * @create 2017-10-07 下午4:00
 **/
public interface Observer {

    public void update(float temp, float humidity, float pressure);
}

布告板接口，也即：具体布告板要实现此接口：

package xin.yangmj.observer.observe;

/**
 * 这是布告板接口，用来展示获取到的数据
 *
 * @author Eric Yang
 * @create 2017-10-07 下午4:06
 **/
public interface DisplayElement {

    public void display();
}

然后，在写出具体的实现类

首先是具体主题实现类：

package xin.yangmj.observer.subject.impl;

import xin.yangmj.observer.observe.Observer;
import xin.yangmj.observer.subject.Subject;

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

/**
 * 这是WeatherData类，实现主题接口
 *
 * @author Eric Yang
 * @create 2017-10-07 下午4:08
 **/
public class WeatherData implements Subject {

    // 用来封装主题所管理的观察者
    private List<Observer> observers;
    private float temperature;
    private float humidity;
    private float pressure;

    public WeatherData() {
        this.observers = new ArrayList<Observer>();
    }

    /**
     * 用于注册观察者到该主题中
     *
     * @param o
     */
    public void registerObserver(Observer o) {
        observers.add(o);
    }

    /**
     * 若观察者想取消注册，则调用该方法
     *
     * @param o
     */
    public void removeObserver(Observer o) {

        int i = observers.indexOf(0);
        if (i >= 0) {
            observers.remove(i);
        }
    }

    /**
     * 通知观察者，将主题最新数据告知每个注册的观察者
     */
    public void notifyObserver() {

        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(temperature, humidity, pressure);
        }
    }

    /**
     * 当从气象站得到更新观测值时，通知观察者
     */
    public void measurementsChanged() {
        notifyObserver();
    }

    /**
     * 动态改变观测值
     *
     * @param temperature
     * @param humidity
     * @param pressure
     */
    public void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure) {
        this.temperature = temperature;
        this.humidity = humidity;
        this.pressure = pressure;
    }

    // WeatherData的其他方法
}

给出某一个布告板实现类：

package xin.yangmj.observer.observe.impl;

import xin.yangmj.observer.observe.DisplayElement;
import xin.yangmj.observer.observe.Observer;
import xin.yangmj.observer.subject.Subject;

/**
 * 具体布告板，相当于具体观察者实现类
 *
 * @author Eric Yang
 * @create 2017-10-07 下午4:28
 **/
public class CurrentConditionsDisplay implements Observer, DisplayElement{

    private float temperature;
    private float humidity;
    private Subject weatherData;

    /**
     * 通过构造器，可以将此观察者注册到主题中
     *
     * @param weatherData
     */
    public CurrentConditionsDisplay(Subject weatherData) {
        this.weatherData = weatherData;
        weatherData.registerObserver(this);
    }

    /**
     * 当观测值更新时，将最新数据保存起来
     *
     * @param temperature
     * @param humidity
     * @param pressure
     */
    public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {
        this.temperature = temperature;
        this.humidity = humidity;
        display();
    }

    /**
     * 在该布告板上展示最新的观测值数据
     */
    public void display() {
        System.out.println("Current conditions: " + temperature +
                "F degrees and " + humidity + "% humidity");
    }
}

启动气象站，测试用例：

package xin.yangmj.observer;

import xin.yangmj.observer.observe.impl.CurrentConditionsDisplay;
import xin.yangmj.observer.subject.impl.WeatherData;

/**
 * 测试类，可用于启动气象站
 *
 * @author Eric Yang
 * @create 2017-10-07 下午4:39
 **/
public class WeatherStation {

    public static void main(String[] args){

        // 创建具体主题，并初始化所管理的观察者为空
        WeatherData weatherData = new WeatherData();

        // 暂时只写一个面板，其他类似eg:StatisticsDisplay, ForecastDisplay等
        // 也可以后续扩展，实现自己特定的面板
        // 创建该观察者，隐含了将该观察者注册到上面具体主题中
        CurrentConditionsDisplay currentConditionsDisplay =
                new CurrentConditionsDisplay(weatherData);

        weatherData.setMeasurements(80, 65, 30.4f);
        // 通知观察者
        weatherData.notifyObserver();
        // 测量值发生变化
        weatherData.setMeasurements(82, 70, 29.3f);
        weatherData.measurementsChanged();
    }
}

运行结果：

OK，以上就是整个气象站应用的代码。现对整个应用做个总结如下

　　设计原则

　　观察者模式遵循了以下几个设计原则：

　　1.为了交互对象之间的松耦合而努力。也即：让主题和观察者之间松耦合。关于观察者的一切，主题只知道观察者实现了某个接口（也就是Observer接口），主题不需要知道观察者的具体类是谁，做了些什么或其他任何细节。有新类型的观察者出现时，主题的代码不需要修改，因为主题唯一依赖的东西是一个实现Observer接口的对象列表。我们可以独立地复用主题或观察者，改变主题或观察者其中一方，并不会影响另一方，所以二者是松耦合的。

　　2.封装变化。在此模式中，会改变的是主题的状态，以及观察者的数目是类型。用这个模式，你可以改变依赖于主题状态的对象，却不必改变主题，也即：提前规划。

　　3.针对接口编程。主题和观察者都是用接口：观察者利用主题的接口想主题注册，而主题利用观察者接口通知观察者。这样可以让二者之间运作正常，又同时具有松耦合的有点。

　　4.多用组合，少用继承。该模式利用“组合”将许多观察者组合进主题中。对象之间的这种关系不是通过继承产生的，而是在运行时利用组合的方式来产生的。

　　使用Java内置的观察者模式

　　未完待续...