設計模式學習－觀察者模式

来源:http://www.cnblogs.com/zhaoyanghoo/archive/2016/08/04/5734776.html
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1.定義 定義對象間一種一對多的依賴關係，使得當每一個對象改變狀態，則所有依賴於它的對象都會得到通知並自動更新。 2.類圖 3.代碼示例 我們定義一個場景：熱水壺在燒開水，小孩和媽媽都關註燒開水的過程，各自有其處理方法。用while死迴圈一直輪詢雖然可以實現這樣的場景，但性能上讓人無法接受。 為方便 ...


1.定義

定義對象間一種一對多的依賴關係，使得當每一個對象改變狀態，則所有依賴於它的對象都會得到通知並自動更新。

2.類圖

3.代碼示例

我們定義一個場景：熱水壺在燒開水，小孩和媽媽都關註燒開水的過程，各自有其處理方法。用while死迴圈一直輪詢雖然可以實現這樣的場景，但性能上讓人無法接受。

為方便大家copy源碼放在本機測試，我將代碼寫進一個java類中，其它參與類都是非public的。

  1 package com.zhaoyangwoo.observer;
  2 
  3 import java.util.ArrayList;
  4 import java.util.List;
  5 
  6 /**
  7  * Created by john on 16/8/3.
  8  */
  9 //定義被觀察者介面
 10 interface Subject {
 11 
 12     void attachObv(Observer o);
 13 
 14     void detachObv(Observer o);
 15 
 16     void notifyObvs();
 17 }
 18 
 19 //定義觀察者介面
 20 interface Observer {
 21     void update(Subject subject);
 22 }
 23 
 24 //定義具體被觀察者
 25 public class WaterHeater implements Subject {
 26 
 27     //存儲觀察者
 28     private static List<Observer> observerList = new ArrayList<>();
 29 
 30     public int getTemperature() {
 31         return temperature;
 32     }
 33 
 34     public void setTemperature(int temperature) {
 35         this.temperature = temperature;
 36     }
 37 
 38     private int temperature = 0;
 39 
 40     @Override
 41     public void attachObv(Observer o) {
 42         observerList.add(o);
 43     }
 44 
 45     @Override
 46     public void detachObv(Observer o) {
 47         observerList.remove(o);
 48 
 49     }
 50 
 51     @Override
 52     public void notifyObvs() {
 53         observerList.forEach(r -> r.update(this));
 54     }
 55 
 56     //模擬燒開水的過程
 57     public void heat() {
 58         temperature = 0;
 59         for (int i = 0; i < 100; i++) {
 60             temperature++;
 61             this.notifyObvs();
 62             try {
 63                 //停100ms
 64                 Thread.sleep(100);
 65             } catch (InterruptedException e) {
 66                 e.printStackTrace();
 67             }
 68         }
 69     }
 70 
 71 
 72     //場景類
 73     public static void main(String[] args) {
 74         WaterHeater waterHeater = new WaterHeater();
 75         Mother mother = new Mother();
 76         Child child = new Child();
 77         waterHeater.attachObv(mother);
 78         waterHeater.attachObv(child);
 79         waterHeater.heat();
 80         waterHeater.detachObv(child);
 81         waterHeater.heat();
 82         System.out.println("燒水結束");
 83     }
 84 }
 85 
 86 //具體觀察者
 87 class Child implements Observer {
 88 
 89     @Override
 90     public void update(Subject subject) {
 91         WaterHeater waterHeater = (WaterHeater) subject;
 92         System.out.println("現在的水溫是" + waterHeater.getTemperature() + "度,人家還是個寶寶,跟我沒關係");
 93     }
 94 }
 95 
 96 //具體觀察者
 97 class Mother implements Observer {
 98 
 99     @Override
100     public void update(Subject subject) {
101         WaterHeater waterHeater = (WaterHeater) subject;
102         if (waterHeater.getTemperature() > 99) {
103             System.out.println("現在的水溫是" + waterHeater.getTemperature() + "度,水燒開了,我要把水裝進熱水瓶");
104         }
105     }
106 }

 

4.應用場景舉例

  • 一個類的狀態變化需要通知其他類知曉，並且這些其他類是可以動態配置的
  • 可以實現訂閱/發佈模型

5.JDK源碼中的模式實現

JDK原生對觀察者模式支持。通過java.util.Observable和java.util.Observer兩個類，很容易實現觀察者模式。通過閱讀其源碼，可以發現原理都是一樣的。當然源碼里的實現是線程安全的。我們用這兩個類重寫我們的場景：

 1 // jdk版本的被觀察者,不需要自己實現調用通知/註冊之類的操作
 2 class WaterHeaterJava extends Observable {
 3     public int getTemperature() {
 4         return temperature;
 5     }
 6 
 7     public void setTemperature(int temperature) {
 8         this.temperature = temperature;
 9     }
10 
11     private int temperature = 0;
12 
13     public void heat() {
14         temperature = 0;
15         for (int i = 0; i < 100; i++) {
16             temperature++;
17             //這裡一定要註意,如果要notifyObservers生效,一定要調用setChanged告知已經發生了change,可以通知觀察者了.否則notifyObservers不工作
18             super.setChanged();
19             super.notifyObservers();
20             try {
21                 Thread.sleep(100);
22             } catch (InterruptedException e) {
23                 e.printStackTrace();
24             }
25         }
26     }
27 
28     //場景類
29     public static void main(String[] args) {
30         WaterHeaterJava waterHeater = new WaterHeaterJava();
31         MotherJava mother = new MotherJava();
32         ChildJava child = new ChildJava();
33         waterHeater.addObserver(mother);
34         waterHeater.addObserver(child);
35         waterHeater.heat();
36         waterHeater.deleteObserver(child);
37         waterHeater.heat();
38         System.out.println("Java版燒水結束");
39     }
40 }
41 
42 class ChildJava implements java.util.Observer {
43 
44     @Override
45     public void update(Observable o, Object arg) {
46         WaterHeaterJava waterHeater = (WaterHeaterJava) o;
47         System.out.println("現在的水溫是" + waterHeater.getTemperature() + "度,人家還是個寶寶,跟我沒關係");
48     }
49 }
50 
51 class MotherJava implements java.util.Observer {
52 
53     @Override
54     public void update(Observable o, Object arg) {
55         WaterHeaterJava waterHeater = (WaterHeaterJava) o;
56         if (waterHeater.getTemperature() > 99) {
57             System.out.println("現在的水溫是" + waterHeater.getTemperature() + "度,水燒開了,我要把水裝進熱水瓶");
58         }
59     }
60 }
View Code

關於setChanged，看看它的源碼就明白了

 1 public void notifyObservers(Object arg) {
 2         /*
 3          * a temporary array buffer, used as a snapshot of the state of
 4          * current Observers.
 5          */
 6         Object[] arrLocal;
 7 
 8         synchronized (this) {
 9             /* We don't want the Observer doing callbacks into
10              * arbitrary code while holding its own Monitor.
11              * The code where we extract each Observable from
12              * the Vector and store the state of the Observer
13              * needs synchronization, but notifying observers
14              * does not (should not).  The worst result of any
15              * potential race-condition here is that:
16              * 1) a newly-added Observer will miss a
17              *   notification in progress
18              * 2) a recently unregistered Observer will be
19              *   wrongly notified when it doesn't care
20              */
21 
22             //看這裡
23             if (!changed)
24                 return;
25             arrLocal = obs.toArray();
26             clearChanged();
27         }
28 
29         for (int i = arrLocal.length-1; i>=0; i--)
30             ((Observer)arrLocal[i]).update(this, arg);
31     }
View Code

 

6.思考

思考如下兩個問題

  • 性能問題 

　　如果註冊的觀察者較多，或者觀察者處理能力弱、耗時長，那麼很可能出現性能問題，畢竟只是簡單的遍歷調用。

  • 訂閱/發佈

　　當然，對於訂閱/發佈模型的支持有更好的開源框架，各種mq實現了這種模型，並且是非同步架構，性能也有保障。 

  • 推或拉

　　大家都喜歡說推模式和拉模式。其實本質上來說都是推模式，這也是使用觀察者模式帶來的好處。拉模式只不過推了一個引用，可以通過這個引用拿到更多的信息而已。

7.參考

1.《JAVA與模式》之觀察者模式


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