Java设计模式 —— 观察者模式
16 观察者模式
16.1 观察者模式概述
Observer Pattern: 定义对象之间的依赖关系（一对多），当一个对象的状态发生改变时，其关联的依赖对象均收到通知并自动更新。
观察者模式又称：发布-订阅模式，源-监听器模式
观察者模式结构图如下所示：
16.2 观察者模式实现
16.2.1 抽象目标类
被观察的对象，其中定义了一个 观察者 集合，提供一系列方法来增加和删除观察者对象，同时其定义了通知方法来通知观察者目标对象状态的变化。
public abstract class Subject {
protected List<Observer> observers = new ArrayList<>();
public void add(Observer observer) {
observers.add(observer);
}
public void remove(Observer observer) {
observers.remove(observer);
}
public abstract void notify();
}
16.2.2 具体目标类
该类实现抽象目标类的 notify 方法，同时它还实现了目标类中定义的抽象业务方法。
public class ConcreteSubject extends Subject {
private String state;
public void notify() {
if (this.state.equals("changed")) {
for (Object observer : observers) {
observer.update();
}
}
}
}
16.2.3 观察者接口
观察者一般定义为接口，声明数据更新的方法。
public interface Observer {
public void update();
}
16.2.4 具体观察者
具体观察者update方法可以包含一个指向具体观察目标对象的引用
public class ConcreteObserver implements Observer {
private String state;
public ConcreteObserver(String state) {
this.state = state;
}
public void update() {
// 执行具体更新逻辑
}
}
16.2.5 客户端调用
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Subject subject = new ConcreteSubject();
Observer observer1 = new ConcreteObserver("1");
Observer observer2 = new ConcreteObserver("2");
subject.add(observer1);
subject.add(observer2);
// 某些状态发生变化，导致notify()方法被调用，通知所有观察者完成更新
subject.notify();
}
}
16.3 JDK中的观察者模式支持
16.3.1 java.util.Observer
该接口充当抽象观察者类，提供抽象的 update() 方法
package java.util;
/**
* A class can implement the <code>Observer</code> interface when it
* wants to be informed of changes in observable objects.
*
* @author Chris Warth
* @see java.util.Observable
* @since JDK1.0
*/
public interface Observer {
/**
* This method is called whenever the observed object is changed. An
* application calls an <tt>Observable</tt> object's
* <code>notifyObservers</code> method to have all the object's
* observers notified of the change.
*
* @param o the observable object.
* @param arg an argument passed to the <code>notifyObservers</code>
* method.
*/
void update(Observable o, Object arg);
}
16.3.2 java.util.Observable
该类充当抽象观察目标类（通过继承该类，扩展添加自己的业务方法），使用 Vector 存储观察对象列表，变量changed 存储观察目标是否发生改变
package java.util;
public class Observable {
// 存储变化状态
private boolean changed = false;
// 存储观察者列表，线程安全的List
private Vector<Observer> obs;
/** Construct an Observable with zero Observers. */
public Observable() {
obs = new Vector<>();
}
// 线程安全，添加 observer 到 obs
public synchronized void addObserver(Observer o) {
if (o == null)
throw new NullPointerException();
if (!obs.contains(o)) {
obs.addElement(o);
}
}
// 删除列表中的 observer
public synchronized void deleteObserver(Observer o) {
obs.removeElement(o);
}
// 通知方法
public void notifyObservers() {
notifyObservers(null);
}
public void notifyObservers(Object arg) {
/*
* a temporary array buffer, used as a snapshot of the state of
* current Observers.
*/
Object[] arrLocal;
synchronized (this) {
/* We don't want the Observer doing callbacks into
* arbitrary code while holding its own Monitor.
* The code where we extract each Observable from
* the Vector and store the state of the Observer
* needs synchronization, but notifying observers
* does not (should not). The worst result of any
* potential race-condition here is that:
* 1) a newly-added Observer will miss a
* notification in progress
* 2) a recently unregistered Observer will be
* wrongly notified when it doesn't care
*/
if (!changed)
return;
arrLocal = obs.toArray();
clearChanged();
}
for (int i = arrLocal.length-1; i>=0; i--)
((Observer)arrLocal[i]).update(this, arg);
}
// 删除所有观察者
public synchronized void deleteObservers() {
obs.removeAllElements();
}
protected synchronized void setChanged() {
changed = true;
}
protected synchronized void clearChanged() {
changed = false;
}
public synchronized boolean hasChanged() {
return changed;
}
public synchronized int countObservers() {
return obs.size();
}
}
16.4 观察者模式与MVC
MVC架构模式角色分类
- Model: 模型
- View: 视图
- Controller: 控制器
Model 充当观察目标，View 充当观察者，Controller 充当外部作用改变Model的状态，View则会观察到Model的改变，并更新自己的显示内容。
16.5 观察者模式优/缺点
观察者模式使用频率非常高，为实现对象之间的联动提供了一套完整的解决方案，如发布与订阅场景、监听器Listener等。
观察者模式优点
- 观察目标只需维护一个抽象观察者集合，无需了解具体观察者的实现，降低耦合性
- 观察者模式支持广播通信，可以向所有已注册的观察者发送通知，简化一对多系统设计
观察者模式缺点
- 注册观察者时需要获取到观察目标对象才能完成注册
- 如果一个观察目标有非常多观察者，轮询通知所有观察者开销会较大
参考文章
