观察者模式
观察者模式
"红灯停，绿灯行"，在日常生活中，交通信号灯装点着我们的城市，指挥着日益拥挤的城市交通。当红灯亮起，来往的汽车将停止；而绿灯亮起，汽车可以继续前行。在这个过程中，交通信号灯是汽车（更准确地说应该是汽车驾驶员）的观察目标，而汽车是观察者。随着交通信号灯的变化，汽车的行为也将随之而变化，一盏交通信号灯可以指挥多辆汽车。如图所示：
在软件系统中，有些对象之间也存在类似交通信号灯和汽车之间的关系，一个对象的状态或行为的变化将导致其他对象的状态或行为也发生改变，它们之间将产生联动，正所谓"触一而牵百发"。为了更好地描述对象之间存在的这种一对多（包括一对一）的联动，观察者模式应运而生，它定义了对象之间一种一对多的依赖关系，让一个对象的改变能够影响其他对象。本章我们将学习用于实现对象间联动的观察者模式。
多人联机对战游戏的设计
|
Sunny软件公司欲开发一款多人联机对战游戏（类似魔兽世界、星际争霸等游戏），在该游戏中，多个玩家可以加入同一战队组成联盟，当战队中某一成员受到敌人攻击时将给所有其他盟友发送通知，盟友收到通知后将作出响应。 Sunny软件公司开发人员需要提供一个设计方案来实现战队成员之间的联动。 |
Sunny软件公司开发人员通过对系统功能需求进行分析，发现在该系统中战队成员之间的联动过程可以简单描述如下：
联盟成员受到攻击-->发送通知给盟友-->盟友作出响应。
如果按照上述思路来设计系统，由于联盟成员在受到攻击时需要通知他的每一个盟友，因此每个联盟成员都需要持有其他所有盟友的信息，这将导致系统开销较大，因此Sunny公司开发人员决定引入一个新的角色——"战队控制中心"——来负责维护和管理每个战队所有成员的信息。当一个联盟成员受到攻击时，将向相应的战队控制中心发送求助信息，战队控制中心再逐一通知每个盟友，盟友再作出响应，如图22-2所示：
在图22-2中，受攻击的联盟成员将与战队控制中心产生联动，战队控制中心还将与其他盟友产生联动。
如何实现对象之间的联动？如何让一个对象的状态或行为改变时，依赖于它的对象能够得到通知并进行相应的处理？
别着急，本章所介绍的观察者模式将为对象之间的联动提供一个优秀的解决方案，下面就让我们正式进入观察者模式的学习。
观察者模式概述
观察者模式是使用频率最高的设计模式之一，它用于建立一种对象与对象之间的依赖关系，一个对象发生改变时将自动通知其他对象，其他对象将相应作出反应。在观察者模式中，发生改变的对象称为观察目标，而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，而且这些观察者之间可以没有任何相互联系，可以根据需要增加和删除观察者，使得系统更易于扩展。
观察者模式定义如下：
|
观察者模式(Observer Pattern)：定义对象之间的一种一对多依赖关系，使得每当一个对象状态发生改变时，其相关依赖对象皆得到通知并被自动更新。观察者模式的别名包括发布-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。观察者模式是一种对象行为型模式。 |
观察者模式结构中通常包括观察目标和观察者两个继承层次结构，其结构如图22-3所示：
在观察者模式结构图中包含如下几个角色：
● Subject（目标）：目标又称为主题，它是指被观察的对象。在目标中定义了一个观察者集合，一个观察目标可以接受任意数量的观察者来观察，它提供一系列方法来增加和删除观察者对象，同时它定义了通知方法notify()。目标类可以是接口，也可以是抽象类或具体类。
● ConcreteSubject（具体目标）：具体目标是目标类的子类，通常它包含有经常发生改变的数据，当它的状态发生改变时，向它的各个观察者发出通知；同时它还实现了在目标类中定义的抽象业务逻辑方法（如果有的话）。如果无须扩展目标类，则具体目标类可以省略。
● Observer（观察者）：观察者将对观察目标的改变做出反应，观察者一般定义为接口，该接口声明了更新数据的方法update()，因此又称为抽象观察者。
● ConcreteObserver（具体观察者）：在具体观察者中维护一个指向具体目标对象的引用，它存储具体观察者的有关状态，这些状态需要和具体目标的状态保持一致；它实现了在抽象观察者Observer中定义的update()方法。通常在实现时，可以调用具体目标类的attach()方法将自己添加到目标类的集合中或通过detach()方法将自己从目标类的集合中删除。
观察者模式描述了如何建立对象与对象之间的依赖关系，以及如何构造满足这种需求的系统。观察者模式包含观察目标和观察者两类对象，一个目标可以有任意数目的与之相依赖的观察者，一旦观察目标的状态发生改变，所有的观察者都将得到通知。作为对这个通知的响应，每个观察者都将监视观察目标的状态以使其状态与目标状态同步，这种交互也称为发布-订阅(Publish-Subscribe)。观察目标是通知的发布者，它发出通知时并不需要知道谁是它的观察者，可以有任意数目的观察者订阅它并接收通知。
下面通过示意代码来对该模式进行进一步分析。首先我们定义一个抽象目标Subject，典型代码如下所示：
-
import java.util.*;
-
abstract class Subject {
-
//定义一个观察者集合用于存储所有观察者对象
-
protected ArrayList observers<Observer> = new ArrayList();
-
-
//注册方法，用于向观察者集合中增加一个观察者
-
public void attach(Observer observer) {
-
observers.add(observer);
-
}
-
-
//注销方法，用于在观察者集合中删除一个观察者
-
public void detach(Observer observer) {
-
observers.remove(observer);
-
}
-
-
//声明抽象通知方法
-
public abstract void notify();
-
}
具体目标类ConcreteSubject是实现了抽象目标类Subject的一个具体子类，其典型代码如下所示：
-
class ConcreteSubject extends Subject {
-
//实现通知方法
-
public void notify() {
-
//遍历观察者集合，调用每一个观察者的响应方法
-
for(Object obs:observers) {
-
((Observer)obs).update();
-
}
-
}
-
}
抽象观察者角色一般定义为一个接口，通常只声明一个update()方法，为不同观察者的更新（响应）行为定义相同的接口，这个方法在其子类中实现，不同的观察者具有不同的响应方法。抽象观察者Observer典型代码如下所示：
-
interface Observer {
-
//声明响应方法
-
public void update();
-
}
在具体观察者ConcreteObserver中实现了update()方法，其典型代码如下所示：
-
class ConcreteObserver implements Observer {
-
//实现响应方法
-
public void update() {
-
//具体响应代码
-
}
-
}
在有些更加复杂的情况下，具体观察者类ConcreteObserver的update()方法在执行时需要使用到具体目标类ConcreteSubject中的状态（属性），因此在ConcreteObserver与ConcreteSubject之间有时候还存在关联或依赖关系，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。如果ConcreteObserver的update()方法不需要使用到ConcreteSubject中的状态属性，则可以对观察者模式的标准结构进行简化，在具体观察者ConcreteObserver和具体目标ConcreteSubject之间无须维持对象引用。如果在具体层具有关联关系，系统的扩展性将受到一定的影响，增加新的具体目标类有时候需要修改原有观察者的代码，在一定程度上违反了"开闭原则"，但是如果原有观察者类无须关联新增的具体目标，则系统扩展性不受影响。
