簡說設計模式——觀察者模式

来源:https://www.cnblogs.com/adamjwh/archive/2019/05/23/10913660.html
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一、什麼是觀察者模式 觀察者一般可以看做是第三者，比如在學校上自習的時候，大家肯定都有過交頭接耳、各種玩耍的經歷，這時總會有一個“放風”的小伙伴，當老師即將出現時及時“通知”大家老師來了。再比如，拍賣會的時候，大家相互叫價，拍賣師會觀察最高標價，然後通知給其它競價者競價，這就是一個觀察者模式。 對於 ...


一、什麼是觀察者模式

　　觀察者一般可以看做是第三者，比如在學校上自習的時候，大家肯定都有過交頭接耳、各種玩耍的經歷，這時總會有一個“放風”的小伙伴，當老師即將出現時及時“通知”大家老師來了。再比如，拍賣會的時候，大家相互叫價，拍賣師會觀察最高標價，然後通知給其它競價者競價，這就是一個觀察者模式。

　　對於觀察者模式而言，肯定有觀察者和被觀察者之分。比如在一個目錄下建立一個文件，這時系統會通知目錄管理器增加目錄，並通知磁碟減少空間，在這裡，文件就是觀察者，目錄管理器和磁碟就是被觀察者。

　　觀察者模式（Observer），又叫發佈-訂閱模式（Publish/Subscribe），定義對象間一種一對多的依賴關係，使得每當一個對象改變狀態，則所有依賴於它的對象都會得到通知並自動更新。UML結構圖如下：

 　　其中，Subject類是主題，它把所有對觀察者對象的引用文件存在了一個聚集里，每個主題都可以有任何數量的觀察者。抽象主題提供了一個介面，可以增加和刪除觀察者對象；Observer類是抽象觀察者，為所有的具體觀察者定義一個介面，在得到主題的通知時更新自己；ConcreteSubject類是具體主題，將有關狀態存入具體觀察者對象，在具體主題內部狀態改變時，給所有登記過的觀察者發出通知；ConcreteObserver是具體觀察者，實現抽象觀察者角色所要求的更新介面，以便使本身的狀態與主題的狀態相協同。

　　1. 主題Subject

　　首先定義一個觀察者數組，並實現增、刪及通知操作。它的職責很簡單，就是定義誰能觀察，誰不能觀察，用Vector是線程同步的，比較安全，也可以使用ArrayList，是線程非同步的，但不安全。

 1 public class Subject {
 2 
 3     //觀察者數組
 4     private Vector<Observer> oVector = new Vector<>();
 5     
 6     //增加一個觀察者
 7     public void addObserver(Observer observer) {
 8         this.oVector.add(observer);
 9     }
10     
11     //刪除一個觀察者
12     public void deleteObserver(Observer observer) {
13         this.oVector.remove(observer);
14     }
15     
16     //通知所有觀察者
17     public void notifyObserver() {
18         for(Observer observer : this.oVector) {
19             observer.update();
20         }
21     }
22     
23 }

　　2. 抽象觀察者Observer

　　觀察者一般是一個介面，每一個實現該介面的實現類都是具體觀察者。

1 public interface Observer {
2     //更新
3     public void update();
4 }

 　　3. 具體主題

　　繼承Subject類，在這裡實現具體業務，在具體項目中，該類會有很多變種。

1 public class ConcreteSubject extends Subject {
2 
3     //具體業務
4     public void doSomething() {
5         //...
6         super.notifyObserver();
7     }
8     
9 }

 　　4. 具體觀察者

　　實現Observer介面。

1 public class ConcreteObserver implements Observer {
2 
3     @Override
4     public void update() {
5         System.out.println("收到消息，進行處理");
6     }
7 
8 }

 　　5. Client客戶端

　　首先創建一個被觀察者，然後定義一個觀察者，將該被觀察者添加到該觀察者的觀察者數組中，進行測試。

 1 public class Client {
 2     
 3     public static void main(String[] args) {
 4         //創建一個主題
 5         ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();
 6         //定義一個觀察者
 7         Observer observer = new ConcreteObserver();
 8         //觀察
 9         subject.addObserver(observer);
10         //開始活動
11         subject.doSomething();
12     }
13     
14 }

 　　運行結果如下：

　　

二、觀察者模式的應用

　　1. 何時使用

  • 一個對象狀態改變，所有的依賴對象都將得到通知

 　　2. 方法

  • 使用面向對象技術

 　　3. 優點

  • 觀察者和被觀察者是抽象耦合的
  • 建立了一套觸發機制

 　　4. 缺點

  • 如果一個被觀察者對象有很多的直接和間接的觀察者的話，將所有的觀察者都通知到會花費很多時間
  • 如果觀察者和觀察目標間有迴圈依賴，可能導致系統崩潰
  • 沒有相應的機制讓觀察者知道所觀察的目標對象是怎麼發生變化的

 　　5. 使用場景

  • 關聯行為場景
  • 事件多級觸發場景
  • 跨系統的消息變換場景，如消息隊列的處理機制

　　6. 應用實例

  • 手機丟了，委托別人給其他人發消息通知
  • 通知老師/老闆來了
  • 拍賣，拍賣師觀察最高標價，然後通知給其它競價者競價
  • 在一個目錄下建立一個文件，會同時通知目錄管理器增加目錄，並通知磁碟減少空間，文件是被觀察者，目錄管理器和磁碟管理器是觀察者
  • 貓叫了一聲，嚇著了老鼠，也驚到了主人，貓是被觀察者，老鼠和人是觀察者

　　7. 註意事項

  • 避免迴圈引用
  • 如果順序執行，某一觀察者錯誤會導致系統卡殼，一般採用非同步方式

三、觀察者模式的實現

　　下麵舉一個具體實例，假設上班時間有一部分同事在看股票，一部分同事在看NBA，這時老闆回來了，前臺通知了部分同事老闆回來了，這些同事及時關閉了網頁沒被髮現，而沒被通知到的同事被抓了個現行，被老闆親自“通知”關閉網頁，UML圖如下：

　　1. 通知者介面

 1 public interface Subject {
 2 
 3     //增加
 4     public void attach(Observer observer);
 5     //刪除
 6     public void detach(Observer observer);
 7     //通知
 8     public void notifyObservers();
 9     
10     //狀態
11     public void setAction(String action);
12     public String getAction();
13     
14 }

 　　2. 觀察者

 1 public abstract class Observer {
 2 
 3     protected String name;
 4     protected Subject subject;
 5     
 6     public Observer(String name, Subject subject) {
 7         this.name = name;
 8         this.subject = subject;
 9     }
10     
11     public abstract void update();
12     
13 }

　　3. 具體通知者

　　前臺Secretary和老闆Boss作為具體通知者，實現Subject介面。這裡只給出Secretary類的代碼，Boss類與之類似。

 1 public class Secretary implements Subject {
 2 
 3     //同事列表
 4     private List<Observer> observers = new LinkedList<>();
 5     private String action;
 6 
 7     //添加
 8     @Override
 9     public void attach(Observer observer) {
10         observers.add(observer);
11     }
12 
13     //刪除
14     @Override
15     public void detach(Observer observer) {
16         observers.remove(observer);
17     }
18 
19     //通知
20     @Override
21     public void notifyObservers() {
22         for(Observer observer : observers) {
23             observer.update();
24         }
25     }
26 
27     //前臺狀態
28     @Override
29     public String getAction() {
30         return action;
31     }
32 
33     @Override
34     public void setAction(String action) {
35         this.action = action;
36     }
37     
38 }

 　　4. 具體觀察者

　　StockObserver是看股票的同事，NBAObserver是看NBA的同事，作為具體觀察者，繼承Observer類。這裡只給出StockObserver類的代碼，NBAObserver類與之類似。

 1 public class StockObserver extends Observer {
 2     
 3     public StockObserver(String name, Subject subject) {
 4         super(name, subject);
 5     }
 6 
 7     @Override
 8     public void update() {
 9         System.out.println(subject.getAction() + "\n" + name + "關閉股票行情，繼續工作");
10     }
11 
12 }

 　　5. 前臺作為通知者進行通知（Client）

　　前臺作為通知者，通知觀察者。這裡添加adam和tom到通知列表，並從通知列表中刪除了adam，測試沒在通知列表中的對象不會收到通知。

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //前臺為通知者
        Secretary secretary = new Secretary();
        
        StockObserver observer = new StockObserver("adam", secretary);
        NBAObserver observer2 = new NBAObserver("tom", secretary);
        
        //前臺通知
        secretary.attach(observer);
        secretary.attach(observer2);
        
        //adam沒被前臺通知到，所以被老闆抓了個現行
        secretary.detach(observer);
        
        //老闆回來了
        secretary.setAction("小心！Boss回來了！");
        //發通知
        secretary.notifyObservers();
    }
    
}

 　　運行結果如下，只有tom接收到了通知：

　　

　　6. 老闆作為通知者進行通知（Client）

　　老闆作為通知者，通知觀察者。這裡將tom從老闆的通知列表中移除，老闆只通知到了adam。

 1 public class Client {
 2 
 3     public static void main(String[] args) {
 4         //老闆為通知者
 5         Boss boss = new Boss();
 6         
 7         StockObserver observer = new StockObserver("adam", boss);
 8         NBAObserver observer2 = new NBAObserver("tom", boss);
 9         
10         //老闆通知
11         boss.attach(observer);
12         boss.attach(observer2);
13         
14         //tom沒被老闆通知到，所以不用挨罵
15         boss.detach(observer2);
16         
17         //老闆回來了
18         boss.setAction("咳咳，我大Boss回來了！");
19         //發通知
20         boss.notifyObservers();
21     }
22     
23 }

　　運行結果如下，只有adam挨罵了：　

　　

 

　　當一個對象的改變需要同時改變其它對象，並且它不知道具體有多少對象有待改變的時候，應該考慮使用觀察者模式。

　　而使用觀察者模式的動機在於：將一個系統分割成一系列相互協作的類有一個很不好的副作用，就是需要維護相關對象間的一致性，我們不希望為了維持一致性而使各類緊密耦合，這樣會給維護、擴展和重用都帶來不便，而觀察者模式所做的工作就是在解除耦合。

 

　　源碼地址：https://gitee.com/adamjiangwh/GoF

 


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