观察者模式

基本介绍
观察者模式
观察者模式（JDK版）

1|0基本介绍

观察者模式（Observer Design Pattern）也被称为发布订阅模式（Publish-Subscribe Design Pattern）

意图：当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知并被自动更新。

观察者模式属于行为型模式，大多应用于一些事件驱动模型（Spring涉及）或者游戏开发领域。

假设有一家气象局，姑且就叫神盾气象局吧，该气象局委托我们构建一套系统，这个系统有两个公告牌，需要我们显示当前的实时天气和未来的天气预报。当神盾气象局发布新的天气数据（WeatherData）后，两个公告牌上显示的天气数据务必实时更新。神盾气象局同时要求我们保证程序拥有足够的可扩展性，因为以后随时要新增其他的公告牌（如紧急公告等）。

他们最初始的设计如下：

public class WeatherData {

    //实例变量声明
    ...
    public void measurementsChanged() {
    
        float temperature = getTemperature();
        float humidity = getHumidity();
        float pressure = getPressure();
        List<Float> forecastTemperatures = getForecastTemperatures();
        
        //更新公告牌
        currentConditionsDisplay.update(temperature, humidity, pressure);
        forecastDisplay.update(forecastTemperatures);
    }
    ...
}

然鹅每当我需要删除或者新增公告牌时，我就必须得修改 核心逻辑代码，如此看来扩展性极差，违背了开闭原则（对扩展开放，对修改关闭）

从上述方案，我们已经大致了解该方案有很多问题

扩展性较差
代码功能耦合严重
核心功能代码改来改去容易出问题

2|0观察者模式

观察者模式通常情况所解决的需求场景：A对象（观察者）被 B对象（被观察者）的某种变化高度敏感，需要在B变化的那一刻A及时得到反馈。

举个例子：小明过马路，小明需要在红绿灯由红灯变成绿灯后到达马路另一侧，这个场景中，小明是观察者，红绿灯是被观察者，当红绿灯发生颜色改变时，小明需要得到反馈。

但是程序中的观察和现实中所说的【观察】有些许差异：

观察者不需要时刻盯着被观察者（小明不需要每一秒盯着红绿灯）
采用注册或者订阅（Subscribe）的方式告诉被观察者（红绿灯变色后会广播，小明可以听到）

采取这样被动的观察方式，省去了反复检索状态的资源消耗，也能得到最快的反馈速度，其实就是由拉变成了推。

观察者模式通常基于 Subject（主题）和 Observer（观察者）而设计，类图如下

既然我们说了神盾气象局最初的设计多么的糟糕，那么我们现在就用观察者模式来重构它吧！

首先我们基于上述的通用类图，重新构建神盾气象局的结构类图以及编码实现

主题接口

/**
 * 主题
 */
public interface Subject {

    void registerObserver(Observer observer);

    void removeObserver(Observer observer);

    void notifyObserver();

}

观察者接口

/**
 * 观察者
 */
public interface Observer {

    //反向更新
    void update(WeatherDetail weatherDetail);

}

公告牌接口

public interface DisplayElement {

    void display();

}

气象数据Entity

@Data
@AllArgsConstructor
public class WeatherDetail {

    private double temperature; //当前温度
    private double humidity; //当前湿度
    private double pressure; //当前气压
    private List<WeatherDetail> forecastDetails;//未来几天的气象数据详情

}

气象数据（被观察者）- 核心

@Data
public class WeatherData implements Subject {

    private List<Observer> observers;
    private WeatherDetail weatherDetail;

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

    @Override
    public void registerObserver(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }

    @Override
    public void removeObserver(Observer observer) {
        if (!observers.isEmpty()) {
            observers.remove(observer);
        }
    }

    @Override
    public void notifyObserver() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(weatherDetail);
        }
    }

    public void setMeasurements(WeatherDetail weatherDetail){
        this.weatherDetail = weatherDetail;
        notifyObserver();
    }

}

显示当前天气的公告牌（CurrentConditionDisplay）

/**
 * 当前展板
 */
public class CurrentConditionDisplay implements Observer, DisplayElement {

    private double temperature; //当前温度
    private double humidity; //当前湿度
    private double pressure; //当前气压

    public CurrentConditionDisplay(Subject weatherData) {
        //天气数据
        weatherData.registerObserver(this);
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("current-[temperature:" + temperature + ",humidity:" + humidity + ",pressure:" + pressure + "]");
    }

    @Override
    public void update(WeatherDetail weatherDetail) {
        this.temperature = weatherDetail.getTemperature();
        this.humidity = weatherDetail.getHumidity();
        this.pressure = weatherDetail.getPressure();
    }
}

显示未来几天天气的公告牌（ForecastConditionDisplay）

ppublic class ForecastConditionDisplay implements Observer, DisplayElement {

    private List<WeatherDetail> forecastDetails;//未来几天的气象数据详情

    public ForecastConditionDisplay(Subject weatherData) {
        weatherData.registerObserver(this);
    }

    @Override
    public void display() {
        if (forecastDetails != null) {
            for (WeatherDetail weatherDetail : forecastDetails) {
                System.out.println("forecast-[temperature:" + weatherDetail.getTemperature()
                        + ",humidity" + weatherDetail.getHumidity() + ",pressure" + weatherDetail.getPressure() + "]");
            }
        }
    }

    @Override
    public void update(WeatherDetail weatherDetail) {
        forecastDetails = weatherDetail.getForecastDetails();
    }
}

到这里，我们整个神盾气象局的WeatherData应用就改造完成了。

两个公告牌 CurrentConditionsDisplay 和 ForecastConditionDisplay 实现了 Observer 和 DisplayElement 接口。在他们的构造方法中会调用 WeatherData 的 registerObserver 方法将自己注册成观察者，这样被观察者 WeatherData 就会持有观察者的应用，并将它们保存到一个集合中。当被观察者 WeatherData 状态发生变化时就会遍历这个集合，循环调用观察者更新公告牌数据的方法。后面如果我们需要增加或者删除公告牌，就只需要新增或者删除实现了 Observer 和 DisplayElement 接口的公告牌就好了。

好，我们接下来测试一下利用观察者模式改进后的程序.....

public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		List<WeatherDetail> forecastDetail = new ArrayList<>();
		forecastDetail.add(new WeatherDetail(23.0, 0.9, 1.1, null));
		forecastDetail.add(new WeatherDetail(17.0, 0.5, 1.3, null));
		WeatherDetail weatherDetail = new WeatherDetail(22.0, 0.8, 1.2, forecastDetail);
		WeatherData weatherData = new WeatherData();
		DisplayElement current = new CurrentConditionDisplay(weatherData);
		DisplayElement forecast = new ForecastConditionDisplay(weatherData);
		weatherData.setMeasurements(weatherDetail);

		current.display();
		forecast.display();
	}
}

输出结果

3|0观察者模式（JDK版）

我们还是用神盾气象局的例子来实现JDK版本的观察者模式，这样便于比较两者之间的差别

公告牌接口

public interface DisplayElement {

    void display();

}

气象数据Entity

@Data
@AllArgsConstructor
public class WeatherDetail {

    private double temperature; //当前温度
    private double humidity; //当前湿度
    private double pressure; //当前气压
    private List<WeatherDetail> forecastDetails;//未来几天的气象数据详情

}

气象数据（被观察者）- 核心

/**
 * 天气数据
 */
@Data
public class WeatherData extends Observable {

    private WeatherDetail weatherDetail;

    public WeatherData() {}


    public void setMeasurements(WeatherDetail weatherDetail){
        this.weatherDetail = weatherDetail;
        this.setChanged();
        notifyObservers(weatherDetail);
    }

}

显示当前天气的公告牌（CurrentConditionDisplay）

/**
 * 当前展板
 */
public class CurrentConditionDisplay implements Observer, DisplayElement {

    private double temperature; //当前温度
    private double humidity; //当前湿度
    private double pressure; //当前气压

    public CurrentConditionDisplay(Observable weatherData) {
        //天气数据
        weatherData.addObserver(this);
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("current-[temperature:" + temperature + ",humidity:" + humidity + ",pressure:" + pressure + "]");
    }


    @Override
    public void update(Observable observable, Object arg) {
        WeatherDetail weatherDetail = (WeatherDetail) arg;
        this.temperature = weatherDetail.getTemperature();
        this.humidity = weatherDetail.getHumidity();
        this.pressure = weatherDetail.getPressure();
    }
}

显示未来几天天气的公告牌（ForecastConditionDisplay）

public class ForecastConditionDisplay implements Observer, DisplayElement {

    private List<WeatherDetail> forecastDetails;//未来几天的气象数据详情

    public ForecastConditionDisplay(Observable weatherData) {
        //天气数据
        weatherData.addObserver(this);
    }

    @Override
    public void display() {
        if (forecastDetails != null) {
            for (WeatherDetail weatherDetail : forecastDetails) {
                System.out.println("forecast-[temperature:" + weatherDetail.getTemperature()
                        + ",humidity:" + weatherDetail.getHumidity() + ",pressure:" + weatherDetail.getPressure() + "]");
            }
        }
    }

    @Override
    public void update(Observable observable, Object arg) {
        WeatherDetail weatherDetail = (WeatherDetail) arg;
        this.forecastDetails = weatherDetail.getForecastDetails();
    }

}

到这里，我们使用JDK自带的API实现了观察者模式，下面我们开始测试

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        List<WeatherDetail> forecastDetail = new ArrayList<>();
        forecastDetail.add(new WeatherDetail(23.0, 0.9, 1.1,null));
        forecastDetail.add(new WeatherDetail(17.0, 0.5, 1.3,null));
        WeatherDetail weatherDetail = new WeatherDetail(22.0, 0.8, 1.2, forecastDetail);
        WeatherData weatherData = new WeatherData();
        DisplayElement current = new CurrentConditionDisplay(weatherData);
        DisplayElement forecast = new ForecastConditionDisplay(weatherData);
        weatherData.setMeasurements(weatherDetail);

        current.display();
        forecast.display();
    }
}

输出结果

总结：使用JDK自带的API去实现观察者模式固然方便，但是由于需要继承 Observable 接口，会对被观察者类造成限制（单继承的局限性），其次 Observable 的代码从属JDK1.0，底层还是用的相关的Vector去做安全的集合容器，个人感觉还是有点过时了，个人还是倾向于自实现观察者模式。

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本文作者：丁可乐
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posted @ 2020-07-21 10:13 丁可乐阅读(798) 评论(0) 编辑收藏举报

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