观察者模式

概述

在系统中，对象并不是孤立存在的，一个对象的改变可能会导致其他与之存在依赖关系的对象发生改变。观察者模式用于描述对象之间的依赖关系，一个对象发生改变会自动通知其他对象，其他对象将相应做出反应。发生改变的对象称为观察目标，被通知的对象称为观察者，一个观察目标可以对应多个观察者，而且观察者之间没有相互联系

模式分析

观察者模式的关键对象是观察目标和观察者，一个目标可以有任意多个与之相依赖的观察者，一旦目标状态发生变化，所有观察者都将得到通知。作为对这个通知的响应，每个观察者都将即时更新自己的状态，与目标状态同步。目标是通知的发布者，它发出通知时不需要知道谁是它的观察者，可以有任意数目的观察订阅并接收通知。

抽象目标 Subject，典型代码如下

import java.util.*;
public abstract class Subject {
    
    // 定义一个集合存储任意数量的观察者对象
    protected ArrayList<Observer> observers = new ArrayList<Observer>();
    
    // 增加一个观察者
    public abstract void attach(Observer observer);
    // 删除一个观察者
    public abstract void detach(Observer observer);
    // 通知各个观察者并调用它们的 update() 方法
    public abstract void notifyObservers();
}

具体目标类 ConcreteSubject 是实现 Subject 的一个具体子类，典型代码如下

public class ConcreteSubject extends Subject {
    
    // 向集合中添加一个观察者
    public void attach(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }
    // 从集合中删除一个观察者
    public void detach(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }
    // 循环调用集合中观察者的 updates() 方法
    public void notifyObservers() {
        for (Observer obs : observers) {
			obs.update();
        }
    }
}

也可以把 attach() 和 detach() 方法的实现放在 Subject 中，这样就无需每个子类都去实现一次了

抽象观察者一般定义为一个接口，其中声明 update() 方法，这个方法在其子类中实现，不同的观察者具有不同的更新响应方法，典型代码如下

public interface Observer {
	public void update();
}

具体观察者 ConcreteObserver 中实现 update() 方法，其典型代码如下

public class ConcreteObserver implements Observer {
    public void update() {
        //	具体更新代码
    }
}

在使用时，客户端首先创建具体目标对象以及具体观察者对象，然后，调用目标对象的 attach() 方法，将这个观察者对象在目标对象中登记，也就是将它加入到目标对象的观察者集合中

Subject subject = new ConcreteSubject();
Observer observer = new ConcreteObserver();
subject.attach(observer);
subject.notifyObservers();

客户端调用目标对象的 notifyObservers() 方法时，将调用在其观察者集合中注册的观察者对象的 update() 方法，实现状态的更新

在有些复杂的情况下，具体观察者类 ConcreteObserver 的 update() 方法在执行时，需要使用到 ConcreteSubject 中的状态（属性）

举个例子，我们经常会用可视化的图表（如柱状图、饼状图）来显示数据，同样的数据可能有不同的图表显示方法（即不同的具体观察者），如果数据发生改变（目标发生改变），图标也应该实时做出改变（观察者发生改变），那自然的，图表在更新时肯定需要用到新的数据

如果像上述而言，那么 ConcreteObserver 和 ConcreteSubject 之间还存在关联关系，在 ConcreteObserver 中定义一个 ConcreteSubject 实例，通过该实例获取存储在 ConcreteSubject 中的状态属性

// 具体目标类
public class ConcreteSubject extends Subject {
    
    // 方便起见，attahch() 等抽象方法在抽象层做了实现了
    
    // 具体目标类状态
    private int state;
    
    public int getState() {          
    	return state;                
	}                                
                                 
	public void setState(int state) {
    	this.state = state;          
	}                                
}

// 具体观察者类
public class ConcreteObserver implements Observer {
    
    private Subject subject = new ConcreteSubject();
    private int observerState;
    
    public void update() {
        observerState = subject.getState();
        //	具体更新代码
    }
}

Java 对观察者模式的支持

Java 提供了 Observable 类以及 Observer 接口，构成 Java 语言对观察者模式的支持

java.util.Observer 接口只定义一个方法，充当抽象观察者

public interface Observer {

    void update(Observable o, Object arg);
}

当观察目标状态发生变化时，该方法将被调用，在 Observer 的实现子类实现该 update() 方法，即具体观察者可以根据需要有不同的更新行为。当调用观察目标类 Observable 的 notifyObservers() 方法时，将调用观察者类中的 update() 方法

java.util.Observable 类充当观察目标类，定义了一个向量 Vector 来存储观察者对象。标记变量 changed 表示观察目标是否发生变化，true 表示发生变化，false 则表示对象不再发生改变还已经通知了所有观察者对象，并调用了它们的 update() 方法

我们可以直接使用 Observer 接口和 Observable 类来作为观察者模式的抽象层，自定义具体的观察者类和观察目标类，更加方便地在 Java 语言中使用观察者模式