《设计模式之美》 - 王铮 - 设计模式之观察者模式
我们常把 23 种经典的设计模式分为三类:创建型、结构型、行为型。前面我们已经学习了创建型和结构型,从今天起,我们开始学习行为型设计模式。我们知道,创建型设计模式主要解决“对象的创建”问题,结构型设计模式主要解决“类或对象的组合或组装”问题,那行为型设计模式主要解决的就是“类或对象之间的交互”问题。
观察者模式(Observer Design Pattern)也被称为发布订阅模式(Publish-Subscribe Design Pattern)。在对象之间定义一个一对多的依赖,当一个对象状态改变的时候,所有依赖的对象都会自动收到通知。一般情况下,被依赖的对象叫作被观察者(Observable),依赖的对象叫作观察者(Observer)。不过,在实际的项目开发中,这两种对象的称呼是比较灵活的,有各种不同的叫法。不管怎么称呼,只要应用场景符合刚刚给出的定义,都可以看作观察者模式。
假设我们在开发一个 P2P 投资理财系统,用户注册成功之后,我们会给用户发放投资体验金。代码实现大致是下面这个样子的:
public class UserController { private UserService userService; // 依赖注入 private PromotionService promotionService; // 依赖注入 public Long register(String telephone, String password) { //省略输入参数的校验代码 //省略userService.register()异常的try-catch代码 long userId = userService.register(telephone, password); promotionService.issueNewUserExperienceCash(userId); return userId; } }
虽然注册接口做了两件事情,注册和发放体验金,违反单一职责原则,但是,如果没有扩展和修改的需求,现在的代码实现是可以接受的。如果非得用观察者模式,就需要引入更多的类和更加复杂的代码结构,反倒是一种过度设计。相反,如果需求频繁变动,比如,用户注册成功之后,不再发放体验金,而是改为发放优惠券,并且还要给用户发送一封“欢迎注册成功”的站内信。这种情况下,我们就需要频繁地修改 register() 函数中的代码,违反开闭原则。而且,如果注册成功之后需要执行的后续操作越来越多,那 register() 函数的逻辑会变得越来越复杂,也就影响到代码的可读性和可维护性。这个时候,观察者模式就能派上用场了。利用观察者模式,我对上面的代码进行了重构。重构之后的代码如下所示:
public interface RegObserver { void handleRegSuccess(long userId); } public class RegPromotionObserver implements RegObserver { private PromotionService promotionService; // 依赖注入 @Override public void handleRegSuccess(long userId) { promotionService.issueNewUserExperienceCash(userId); } } public class RegNotificationObserver implements RegObserver { private NotificationService notificationService; @Override public void handleRegSuccess(long userId) { notificationService.sendInboxMessage(userId, "Welcome..."); } } public class UserController { private UserService userService; // 依赖注入 private List<RegObserver> regObservers = new ArrayList<>(); // 一次性设置好,之后也不可能动态的修改 public void setRegObservers(List<RegObserver> observers) { regObservers.addAll(observers); } public Long register(String telephone, String password) { //省略输入参数的校验代码 //省略userService.register()异常的try-catch代码 long userId = userService.register(telephone, password); for (RegObserver observer : regObservers) { observer.handleRegSuccess(userId); } return userId; } }
实际上,设计模式要干的事情就是解耦。创建型模式是将创建和使用代码解耦,结构型模式是将不同功能代码解耦,行为型模式是将不同的行为代码解耦,具体到观察者模式,它是将观察者和被观察者代码解耦。借助设计模式,我们利用更好的代码结构,将一大坨代码拆分成职责更单一的小类,让其满足开闭原则、高内聚松耦合等特性,以此来控制和应对代码的复杂性,提高代码的可扩展性。
不同的应用场景和需求下,这个模式也有截然不同的实现方式。有同步阻塞的实现方式,也有异步非阻塞的实现方式;有进程内的实现方式,也有跨进程的实现方式。之前讲到的实现方式,从刚刚的分类方式上来看,它是一种同步阻塞的实现方式。观察者和被观察者代码在同一个线程内执行,被观察者一直阻塞,直到所有的观察者代码都执行完成之后,才执行后续的代码。对照上面讲到的用户注册的例子,register() 函数依次调用执行每个观察者的 handleRegSuccess() 函数,等到都执行完成之后,才会返回结果给客户端。
那如何实现一个异步非阻塞的观察者模式呢?简单一点的做法是,在每个 handleRegSuccess() 函数中,创建一个新的线程执行代码。不过,我们还有更加优雅的实现方式,那就是基于 EventBus 来实现。
刚刚讲到的两个场景,不管是同步阻塞实现方式还是异步非阻塞实现方式,都是进程内的实现方式。如果用户注册成功之后,我们需要发送用户信息给大数据征信系统,而大数据征信系统是一个独立的系统,跟它之间的交互是跨不同进程的,那如何实现一个跨进程的观察者模式呢?如果大数据征信系统提供了发送用户注册信息的 RPC 接口,我们仍然可以沿用之前的实现思路,在 handleRegSuccess() 函数中调用 RPC 接口来发送数据。但是,我们还有更加优雅、更加常用的一种实现方式,那就是基于消息队列(Message Queue,比如 ActiveMQ)来实现。
当然,这种实现方式也有弊端,那就是需要引入一个新的系统(消息队列),增加了维护成本。不过,它的好处也非常明显。在原来的实现方式中,观察者需要注册到被观察者中,被观察者需要依次遍历观察者来发送消息。而基于消息队列的实现方式,被观察者和观察者解耦更加彻底,两部分的耦合更小。被观察者完全不感知观察者,同理,观察者也完全不感知被观察者。被观察者只管发送消息到消息队列,观察者只管从消息队列中读取消息来执行相应的逻辑。
观察者模式,它将观察者和被观察者代码解耦。借助设计模式,我们利用更好的代码结构,将一大坨代码拆分成职责更单一的小类,让其满足开闭原则、高内聚低耦合等特性,以此来控制和应对代码的复杂性,提高代码的可扩展性。
框架的作用有:隐藏实现细节,降低开发难度,做到代码复用,解耦业务与非业务代码,让程序员聚焦业务开发。针对异步非阻塞观察者模式,我们也可以将它抽象成框架来达到这样的效果,而这个框架就是我们这节课讲的 EventBus。