观察者模式

观察者(Observer、Publish-Subscribe:Pub/Sub)模式属于行为型模式的一种。

观察者模式是一种一对多的通知机制,让发送通知的一方(被观察者)和接收通知的一方(观察者)能彼此分离,互不影响。观察者模式的目的是要分离被观察者和观察者之间的耦合关系。

观察者模式的核心在于建立一种机制,使得当一个对象的状态变化时,所有依赖于它的对象(观察者)都能得到通知并作出相应的更新。

广义的观察者模式包括所有消息系统。消息系统,就是把观察者和被观察者完全分离,通过消息系统本身来进行通知。

在真实世界中,出版社是发布者,我们这些订阅了报纸或杂志的民众,是订阅者。出版社会在刊物出版后直接将最新一期寄送给我们,我们不用跑去出版社拿了。

Java标准库中的 java.util.Observer 类和 java.util.Observable 类,本来可以用来帮助我们实现观察者模式的。但是,这两个类在Java 9中已经被弃用了,弃用原因我就不描述了,大家可以搜一下。我们可以使用自定义的观察者模式,来满足更灵活的需求。

观察者模式通常有以下组成部分: 

  • 观察者接口:包含一个更新方法,用于接收主题的通知。
  • 具体观察者:实现观察者接口,定义接收到通知时的行为。
  • 主题接口:包含添加、删除和通知观察者的方法。
  • 具体主题:实现主题接口,管理观察者列表,并在状态改变时通知它们。

我们模拟一个简单的观察者模式。

1、观察者接口

// 观察者接口
public interface Observer {
    void update(String message);
}

2、具体观察者

// 具体观察者
public class ConcreteObserver implements Observer {
    private String name;

    public ConcreteObserver(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void update(String message) {
        System.out.println(name + " received message: " + message);
    }
}

3、主题接口

// 主题接口
public interface Subject {
    void addObserver(Observer observer);
    void removeObserver(Observer observer);
    void notifyObservers(String message);
}

4、具体主题

// 具体主题
public class ConcreteSubject implements Subject {
    private List<Observer> observers = new ArrayList<>();

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

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

    @Override
    public void notifyObservers(String message) {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(message);
        }
    }
}

5、客户端

// 客户端代码
public class ObserverPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();

        Observer observer1 = new ConcreteObserver("Observer 1");
        Observer observer2 = new ConcreteObserver("Observer 2");

        subject.addObserver(observer1);
        subject.addObserver(observer2);

        subject.notifyObservers("Hello Observers!");
    }
}

观察者模式的优缺点

优点:

  • 降低耦合度:主题和观察者之间是抽象耦合的,彼此独立,易于维护和扩展。
  • 动态添加和删除观察者:可以在运行时动态地添加或删除观察者,灵活性高。

缺点:

  • 性能问题:如果观察者数量众多,通知过程可能耗时,影响性能。
  • 可能导致循环依赖:不当的设计可能导致观察者和主题之间的循环依赖,造成内存泄漏。

观察者模式是一种强大的设计模式,能够有效地解耦对象之间的关系,适用于需要在对象状态变化时通知多个依赖对象的场景。

怨天者无志,怨人者心穷。-- 烟沙九洲

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