Head First设计模式之观察者模式（Observer Pattern）

前言：

     这一节開始学习观察者模式。開始讲之前会先像第一节那样通过一个应用场景来引入该模式。详细场景为：气象站提供了一个WeatherData对象。该对象能够追踪获取天气的温度、气压、湿度信息，WeatherData对象会随即更新三个布告板的显示：眼下状况（温度、湿度、气压）、气象统计和天气预报。

1.   基本需求：利用WeatherData对象获取数据、并更新三个布告板：眼下状况、气象统计和天气预报

WeatherData类图例如以下：

说明：

    GetTemperature()、GetHumidity()、GetPressure()分别用来获取天气温度、湿度气压。MeasurementsChanged()当气象測量更新此方法会被调用。

分析：

1.      能够通过WeatherData的Getter方法获取三个測量值：温度、湿度、气压

2.      气象測量更新时会调用MeasurementsChanged（）方法

3.      须要实现三个天气数据布告板：“眼下状况”、“气象统计”、“天气预报”。一旦WeatherData測到新值，这些布告也立即更新

4.      此系统可扩展。能够随意的加入或者删除不论什么布告板。

实现：

public class WeatherData
{
   public void MeasurementsChanged()
    {
        float temp = GetTemperature();
        float humidity = GetHumidity();
        float pressure = GetPressure();
 
        currentConditionDisplay.update(temp,humidity, pressure);
        statisticsDisplay.update(temp,humidity, pressure);
        forecastDisplay.update(temp, humidity,pressure);
    }
    //其它方法
}

反思：

我们的这样的实现有何不妥？

结合我们第一节中的一些面向对象的原则，这样的实现方式会有例如以下问题：

l  针对详细实现编程，兴许新增或者删除布告板必须改动程序

l  未将改变的地方封装起来

这样的实现方式与面向对象的一些基本原则是相违背的。眼下临时是实现了用户的需求，可是在兴许不具备可扩展行。

2.   引入观察者模式

2.1 出版者+订阅者=观察者模式

出版者：就相当于“主题”（Subject），订阅者相当于“观察者”（Observer）

当出版者（主题）发行新的报纸的时候。全部的观察者（订阅者）就能够收到最新的报纸，同一时候。当新的观察者（订阅者）加入时，也能够收到最新的报纸。当观察者（订阅者）退订报纸后，就再也收不到新的报纸。

2.2 定义观察者模式

观察者模式定义了对象之间一对多依赖，这样一来，当一个对象状态改变时，它的全部依赖者都会收到通知并自己主动更新。

主题和观察者定义一对多的关系。

观察者依赖于此主题，仅仅要主题状态一有变化。观察者就会被通知，依据通知的风格。观察者可能因此新值而更新。

观察者模式：类图

2.3设计原则：为了交互对象之间的松耦合设计而努力

松耦合的威力

l  当两个对象之间松耦合，它们依旧能够交互。可是不清楚彼此的细节。

l  观察者模式提供了一种对象设计，让主题和观察者之间松耦合。

说明：

1.      主题仅仅知道观察者实现了某个接口（IObserver接口）。不须要知道观察者是谁，或其它细节。

2.      不论什么时候都能够添加或者删除的观察者，主题唯一依赖的是一个实现了IObserver接口的对象列表。

3.      新的类型观察者出现时，主题代码不须要改动，仅仅须要在新类型里实现观察者接口，然后注冊为观察者就可以。

4.      能够独立的复用主题或观察者，由于二者松耦合。

5.      改变主题或者观察者。并不会影响还有一方。由于二者松耦合。

松耦合的设计之所以能让我们建立有弹性的OO系统，能够应对变化，是由于对象之间的相互依赖讲到了最低。

3.   利用观察者模式设计并实现气象站

3.1 设计气象站

类图：

3.2详细实现

3.2.1主题、观察者、显示接口

/// Description:对象、观察者、显示接口
    /// </summary>
    public interface ISubject
    {
        void RegisterObserver(IObserver o);//注冊观察者
        void RemoveObserver(IObserver o);//删除观察者
        void NotifyObervers();//通知观察者
    }
 
    public interface IObserver
    {
        void Update(float temp, float humidity,float pressure);
    }
 
    public interface IDisplayElement
    {
        void Display();
}
3.2.2 WeatherData类：注冊、删除、通知观察者

/// Description:WeatherData 注冊、删除、通知观察者
    /// </summary>
    public class WeatherData:ISubject
    {
        private ArrayList observers;
        private float temperature;
        private float humidity;
        private float pressure;
 
        public WeatherData()
        {
            observers = new ArrayList();//初始化obervers。用来存储注冊的观察者
        }
 
        /// <summary>
        /// 注冊观察者
        /// </summary>
        /// <paramname="o"></param>
        public void RegisterObserver(IObservero)
        {
            observers.Add(o);
        }
 
        /// <summary>
        /// 删除观察者
        /// </summary>
        /// <paramname="o"></param>
        public void RemoveObserver(IObserver o)
        {
            int i = observers.IndexOf(o);
            if (i >= 0)
                observers.Remove(o);
        }
 
        /// <summary>
        /// 通知观察者
        /// </summary>
        public void NotifyObervers()
        {
            foreach (IObserver o in observers)
            {
                o.Update(temperature, humidity,pressure);
            }
        }
 
        /// <summary>
        /// 当从气象站得到更新观測值时，通知观察者
        /// </summary>
        public void MeasurementsChanged()
        {
            NotifyObervers();
        }
 
        /// <summary>
        ///
        /// </summary>
        /// <paramname="temperature"></param>
        /// <paramname="humidity"></param>
        /// <paramname="pressure"></param>
        public void SetMeasurements(floattemperature, float humidity, float pressure)
        {
            this.temperature = temperature;
            this.humidity = humidity;
            this.pressure = pressure;
            MeasurementsChanged();
        }
    }

3.2.3 布告板类。实现了IObserver、IDisplayElement接口

 /// Description:创建布告板
    /// </summary>
    public classCurrentConditionsDisplay:IObserver,IDisplayElement
    {
        private float temperature;
        private float humidity;
        private ISubject weatherData;
 
        public CurrentConditionsDisplay(ISubject weatherData)
        {
            this.weatherData = weatherData;
            weatherData.RegisterObserver(this);
        }
 
        public void Update(float temperature,float humidity, float pressure)
        {
            this.temperature = temperature;
            this.humidity = humidity;
            Display();
        }
        public void Display()
        {
            Console.WriteLine("Currentcoditions: " + temperature + "F degress and " + humidity +"% humidity");
        }
    }

3.2.4 測试

WeatherStation.WeatherDataweatherData = new WeatherStation.WeatherData();
WeatherStation.CurrentConditionsDisplaycurrentDisplay = new WeatherStation.CurrentConditionsDisplay(weatherData);
weatherData.SetMeasurements(10,20, 30);

结果例如以下：

4.   Java内置的观察者模式

Java内置的观察者模式。很多功能都已经事先准备好了。甚至能够用推（push）或拉（pull）的方式传送数据。

使用java内置观察者模式实现气象站的OO设计类图，例如以下：

Java内置观察者模式与我们在3小节中明显的差异是WeatherData继承自Observable类。并集成了一些添加、删除、通知观察者的方法。

l  将对象变成观察者

首先还是要实现Observer（观察者）接口，其次调用Observable对象的addObserver()方法就可以。

l  可观察者（主题）送出通知

1.      先调用setChanged()方法。标记状态已经改变的事实。

2.      调用notifyObservers()方法（该方法有2个，随意一个皆可）：notifyObservers()或notifyObservers(Object arg)

l  观察者接收通知

观察者实现了Observer的接口，方法签名例如以下：

update(Observable o,Object arg)

第一个參数为主题本身，让观察者知道是哪个主题通知它的

第二个參数是传入notifyObservers()的数据对象

假设想用“推”的方式将数据给观察者，则能够把数据当做数据对象的方式传给notifyObservers(arg)

假设想用“拉”的方式将数据给观察者，则须要在update（）中，通过WeatherData的getTemperature()等方法获取相应的气象值。

缺陷：

Java内置的观察者模式中Observable是一个类，你必须设计一个类去继承它。假设某类同样时具有Observable类和还有一个超类的行为，就无法实现。由于java不支持多继承。

同一时候也限制了Observable的复用能力。

同一时候，Observable API将setChanged()方法保护了起来，除非继承自Observable类，否则无法创建Observable实例组合到自己的对象中。也违背了面向对象设计的第二个原则：多用组合。少用继承。

5.   总结

l  OO原则：

封装变化

多用组合，少用继承

针对接口编程，不针对实现编程

对交互对象之间的松耦合设计而努力（新的OO原则，松耦合的设计更有弹性。更能应对变化）

l  OO模式：

观察者模式—在对象之间定义一对多的依赖。这样一来，当一个对象改变状态。依赖它的对象都会收到通知，并自己主动更新。