观察者模式详解

观察者模式

1.1观察者模式概述

观察者模式（Observer Pattern）又叫做发布-订阅（Publish/Subscribe）模式、模型-视图（Model/View）模式。定义了一种一对多的依赖关系，一个主题对象可被多个观察者对象同时监听，使得每当主题对象状态变化时，所有依赖它的对象都会得到通知并自动更新，属于行为型设计模式。
观察者的核心是将观察者与被观察者解耦，以类似消息/广播发送的机制联动两者，使被观察者的变动能通知到感兴趣的观察者们，从而做出相应的响应。

1.2观察者模式的应用场景

观察者模式一般会应用到App的闹钟设置，消息的广播通知，邮件通知等。

1.3观察者模式的通用写法

/**
 * 抽象主题者
 *
 * @author yml
 * @since 2022/4/13 11:24
 */
public interface ISubject<T> {
    boolean attach(IObserver<T> observer);

    boolean detach(IObserver<T> observer);

    void notify(T event);
}

/**
 * 抽象观察者
 *
 * @author yml
 * @since 2022/4/13 11:21
 */
public interface IObserver<T> {
    void update(T event);
}

/**
 * 具体主题者
 *
 * @author yml
 * @since 2022/4/13 14:46
 */
public class ConcreteSubject<T> implements ISubject<T> {

    private List<IObserver<T>> observers = new ArrayList<IObserver<T>>();
    @Override
    public boolean attach(IObserver<T> observer) {
        return !this.observers.contains(observer) && this.observers.add(observer);
    }

    @Override
    public boolean detach(IObserver<T> observer) {
        return this.observers.remove(observer);
    }

    @Override
    public void notify(T event) {
        for (IObserver<T> observer:this.observers) {
            observer.update(event);
        }
    }
}

/**
 * 具体观察者
 *
 * @author yml
 * @since 2022/4/13 14:43
 */
public class ConcreteObserver<T> implements IObserver<T> {

    @Override
    public void update(T event) {
        System.out.println("receive event: " + event);
    }
}

/**
 * @Author:yml
 * @Data:2022/4/13
 */
public class ClientTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 被观察者
        ISubject<String> subject = new ConcreteSubject<>();
        // 观察者
        IObserver<String> observer = new ConcreteObserver<>();
        // 将观察者注册
        subject.attach(observer);
        // 被观察者通知观察者
        subject.notify("hello");
    }
}

绘制出观察者uml图：

由上图可以看出，观察者模式主要包含4个角色：

• 抽象主题（ISubject）：指被观察的对象。该角色是一个抽象类或接口，定义了增加、删除、通知观察者对象的方法。
• 具体主题（ConcreteSubject）：具体被观察者，当其内部状态发生变化时，会通知已注册的观察者。
• 抽象观察者（IObserver）：定义了响应通知的更新方法。
• 具体观察者（ConcreteObserver）：当得到状态更新通知时，会自动做出响应。

2.1观察者模式的具体实现

2.1.1 JDK中的观察者模式

模拟一个场景，在线教育平台，当某个学生在线上提出问题并指出对应指导老师回答，指定老师则会收到相应邮件通知

import java.util.Observable;

/**
 * 被观察者
 *
 * @author yml
 * @since 2022/4/13 15:48
 */
public class GPer extends Observable {
    private String name = "GPer 平台";

    private static GPer gPer = null;

    private GPer(){}

    public static GPer newInstance(){
        if (null == gPer){
            gPer = new GPer();
        }
        return gPer;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void publishQuestion(Question question){
        System.out.println(question.getUserName()+":"+question.getContent());
        setChanged();
        notifyObservers(question);
    }
}

/**
 * @Author:yml
 * @Data:2022/4/13
 */
public class Question {
    private String userName;

    private String content;

    public String getUserName() {
        return userName;
    }

    public void setUserName(String userName) {
        this.userName = userName;
    }

    public String getContent() {
        return content;
    }

    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }
}

import java.util.Observable;
import java.util.Observer;

/**
 * @Author:yml
 * @Data:2022/4/13
 */
public class Teacher implements Observer {
    private String name;

    public Teacher(String name){
        this.name = name;
    }
    @Override
    public void update(Observable o, Object arg) {
        GPer gPer = (GPer) o;
        Question question = (Question) arg;
        System.out.println("===========================================");
        System.out.println(this.name + "老师，你好 \n" + "您收到一条来自" + gPer.getName() + "\n" + "提问者：" + question.getUserName() +
                "\n" + "问题描述：" + question.getContent());
    }
}

/**
 * @Author:yml
 * @Data:2022/4/13
 */
public class ClientTest {
    public static void main(String[] args) {
        GPer gPer = GPer.newInstance();
        Teacher tom = new Teacher("Tom");
        Teacher jerry = new Teacher("Jerry");

        gPer.addObserver(tom);
        gPer.addObserver(jerry);

        // 用户操作
        Question question = new Question();
        question.setUserName("amazing");
        question.setContent("如何学好JAVA");

        gPer.publishQuestion(question);
    }
}

2.1.2 基于Guava API实现观察者模式

需要引入maven依赖包

<dependency>
      <groupId>com.google.guava</groupId>
      <artifactId>guava</artifactId>
      <version>20.0</version>
</dependency>

import com.google.common.eventbus.EventBus;
import org.example.observereg.Question;

/**
 * @Author:yml
 * @Data:2022/4/13
 */
public class GuavaBus {
    public static final EventBus bus = new EventBus();

    public static void register(GuavaEvent event){
        if (event == null){
            return;
        }
        bus.register(event);
    }

    public static void question(Question question){
        bus.post(question);
    }
}

import com.google.common.eventbus.Subscribe;
import org.example.observereg.Question;

/**
 * @Author:yml
 * @Data:2022/4/13
 */
public class GuavaEvent {

    @Subscribe
    public void subscribe(Question question){
        System.out.println(question.getUserName()+":"+question.getContent());
    }
}

import org.example.observereg.Question;

/**
 * @Author:yml
 * @Data:2022/4/13
 */
public class GuavaEventTest {
    public static void main(String[] args) {
        GuavaEvent guavaEvent = new GuavaEvent();
        GuavaBus.register(guavaEvent);
        Question question = new Question();
        question.setUserName("amazing");
        question.setContent("如何学好JAVA");
        GuavaBus.question(question);

    }
}

3.1 观察这模式在Spring源码中的应用

Spring中的事件机制，Spring中的ContextLoaderListener实现ServletContextListener，ServletContextListener又继承JDK的EventListener，实现事件监听。

3.2 观察者模式的优缺点

• 优点：
  1.观察者和被观察者都是松耦合（抽象耦合），符合依赖倒置原则。
  2.分离了表示层（观察者）和数据逻辑层（被观察者者），并且建立了一套触发机制，使得数据的变化可以响应到多个表示层。
  3.实现了一对多的通信机制，支持事件注册机制，支持兴趣分发机制，当被观察者触发时间是，只有订阅的观察者可以接受通知。
• 缺点
  1.如果观察者过多，则事件通知会耗时较长。
  2.事件通知为线性，可能出现阻塞。
  3.观察者和被观察者可能存在循环依赖，可能造成循环调用，导致系统崩溃。