观察者模式

一、概述

观察者模式定义了对象之间的一种一对多的依赖关系，让一个对象的改变能够影响多个其他对象。在观察者模式中，发生改变的对象称为观察目标，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。

观察者模式是一种对象行为型模式，别名包括发布-订阅模式、模型-视图模式、源-监听器模式或从属者模式，结构图为：

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。

二、代码设计

观察者模式包括一个抽象目标Subject、具体目标类ConcreteSubject、抽象观察者Observer以及具体的观察者ConcreteObserver。

Subject类典型代码如下：

public abstract class Subject {
  protected ArrayList<Observer> observers = new ArrayList<>();
  
  //注册方法
  public void attach(Observer observer) {
    observers.add(observer);
  }
  
  //注销方法
  public void detach(Observer observer) {
    observers.remove(observer);
  }
  
  //声明抽象方法
  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，典型代码如下：

public class ConcreteSubject extends Subject {
  //实现通知方法
  public void notify() {
    for (Observer observer:observers) {
      observer.update();
    }
  }
}

抽象观察者一般为一个接口，通常只声明一个update()方法，为不同观察者的响应行为定义相同的接口，该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：

public interface Observer {
  public void update();
}

具体的观察者ConcreteObserver实现了update()方法，其典型代码如下：

public class ConcreteObserver implements Observer {
  public void update() {
    //做具体响应
  }
}

可以直接使用Observer接口和Observable类来作为观察者模式的抽象层，再自定义具体观察者类和具体观察目标类。

三、demo

设计一个股票系统，当股票变化超过5个百分点时，通知所有的股民。

抽象目标Subject类设计如下：

public abstract class MySubject {

    protected ArrayList<MyObserver> observerArrayList = new ArrayList<>();

    public void attach(MyObserver observer) {
        observerArrayList.add(observer);
    }

    public void remove(MyObserver observer) {
        observerArrayList.remove(observer);
    }

    abstract public void notifyStockChange();

}

具体目标类ConcreteSubject设计如下：

public class StockChangeListener extends MySubject{

    private int changeRate;

    public StockChangeListener(int changeRate) {
        this.changeRate = changeRate;
    }

    @Override
    public void notifyStockChange() {
        if(changeRate > 5) {
            for (MyObserver observer : observerArrayList) {
                observer.response(changeRate);
            }
        }
        else {
            System.out.println("波动很小");
        }
    }
}

抽象观察者Observer类设计如下：

public interface MyObserver {

    void response(int newValue);

}

具体观察者类ConcreteObserver设计如下：

public class StockerSun implements MyObserver{
    @Override
    public void response(int newValue) {
        System.out.println("sun get, the change rate is : " + newValue);
    }
}

public class StockerTian implements MyObserver{
    @Override
    public void response(int newValue) {
        System.out.println("tian get, the change rate is : " + newValue);
    }
}

具体调用如下：

public static void main(String args[]) {
  MySubject subject1 = new StockChangeListener(1);

  MyObserver observerSun = new StockerSun();
  MyObserver observerTian = new StockerTian();

  subject1.attach(observerSun);
  subject1.attach(observerTian);

  subject1.notifyStockChange();


  MySubject subject2 = new StockChangeListener(6);

  MyObserver observerSun2 = new StockerSun();
  MyObserver observerTian2 = new StockerTian();

  subject2.attach(observerSun2);
  subject2.attach(observerTian2);

  subject2.notifyStockChange();
}

运行结果如下：

四、应用

观察者模式应用了MVC架构，包含Model、View、以及Controller，其中Model为观察目标，View为观察者，Controller为两者之间的中介。当Model层的数据发生改变时，View层将自动改变其显示内容。

五、总结

1. 优点

• 观察者模式可以实现表示层和数据逻辑层的分离，定义了稳定的消息更新传递机制，并抽象了更新接口，使得可以有各种各样不同的表示层充当具体观察者角色。
• 观察者模式在观察目标和观察者之间建立一个抽象的耦合。观察目标只需要维持一个抽象观察者的集合，无须了解其具体观察者。由于观察目标和观察者没有紧密地耦合在一起，因此它们可以属于不同的抽象化层次。
• 观察者模式支持广播通信，观察目标会向所有已注册的观察者对象发送通知，简化了一对多系统设计的难度。
• 观察者模式满足“开闭原则”的要求，增加新的具体观察者无须修改原有系统代码，在具体观察者与观察目标之间不存在关联关系的情况下，增加新的观察目标也很方便。

2. 缺点

• 如果一个观察目标对象有很多直接和间接观察者，将所有的观察者都通知到会花费很多时间。
• 如果在观察者和观察目标之间存在循环依赖，观察目标会触发它们之间进行循环调用，可能导致系统崩溃。
• 观察者模式没有相应的机制让观察者知道所观察的目标对象是怎么发生变化的，而仅仅只是知道观察目标发生了变化。

3. 适用场景

• 一个抽象模型有两个方面，其中一个方面依赖于另一个方面，将这两个方面封装在独立的对象中使它们可以各自独立地改变和复用。
• 一个对象的改变将导致一个或多个其他对象也发生改变，而并不知道具体有多少对象将发生改变，也不知道这些对象是谁。
• 需要在系统中创建一个触发链，A对象的行为将影响B对象，B对象的行为将影响C对象……，可以使用观察者模式创建一种链式触发机制。

赏

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