设计模式之观察者模式

观察者模式

观察者模式定义了对象之间的一对多依赖，这样一来，当一个对象改变状态时，它的所有依赖者都会收到通知并自动更新。

类图

观察者接口Observer，观察对象发生变化后，update()方法会被调用
被观察者接口Subject，通过Notify()方法通知观察者

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要点

• 观察者模式定义了对象之间一对多的关系
• 主题（也就是可观察者）用一个共同的接口来更新观察者
• 观察者和可观察者之间用松耦合方式结合，可观察者不知道观察者的细节，只知道观察者实现了观察者接口
• 使用此模式时，你可以被观察者 推（push） 或 拉（pull）数据。（然而，推的方式被认为更“正确”）
• 有多个观察者时，不可以依赖特定的通知次序
• java有多种观察者模式的实现，包括通用的java.util.Observable
• 有必要的话，可以实现自己的Observable

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例子

一个气象站的例子。我们有一个类，提供三个方法，分表用来获取 getTemperature()温度，getHumidity()湿度，getPressure()气压。一旦气象测量更新，measurementsChanged()方法就会被调用。
我们的工作是：实现measurementsChanged()方法，在气象更新之后获取最新的数据，推给三个布告板

我们先看个例子：

public class WeatherData{
    public void measurementsChanged(){
        float temp = getTemperature();//获得温度
        float humidity = getHumidity();//获得湿度
        float pressure = getPressure();//获得气压
        
        //更新一号布告板
        currentConditionsDisplay.update(temp,humidity,pressure);
        //更新二号布告板
        statisticsDisplay.update(temp,humidity,pressure);
        //更新三号布告板
        forecastDisplay.update(temp,humidity,pressure);
    }
}

存在的问题：

• 这是针对具体实现编程，而不是针对接口
• 对于每个新的布告板，我们都得修改代码
• 我们无法在运行时动态增加（或删除）布告板
• 布告板没有实现一个共同的接口
• 我们尚未封装改变的部分
• 我们侵犯了WeatherData类的封装

设计原则：为了交互对象之间的松耦合设计而努力

我们使用观察者模式来设计
首先我们定义观察者模式接口

//观察者
public interface Observer {
   public abstract void update(float temp,float humidity,float pressure);
}

//被观察者
public interface Subject{
    void registerObserver(Observer o);
    void removeObserver(Observer o);
    void notifyObservers();//通知观察者
}

我们来建立具体的类

public class WeatherData implements Subject {
    //观察者集合
    private ArrayList<Observer> observers;
    private float temp;
    private float humidity;
    private float pressure;

    public WeatherData(){
        observers = new ArrayList<Observer>();
    }
    //增加观察者
    public void registerObserver(Observer o) {
        observers.add(o);
    }
    //删除观察者
    public void removeObserver(Observer o) {
        int i = observers.indexOf(o);
        if(i >= 0){
            observers.remove(i);
        }
    }
    //通知观察者
    public void notifyObservers() {
        for(Observer o : observers){
            o.update(temp,humidity,pressure);
        }
    }
    //气象更新，需要通知观察者
    public void measurementsChanged(){
        notifyObservers();
    }
    //测试接口
    public void setMeasurements(float temp,float humidity,float pressure){
        this.temp = temp;
        this.humidity = humidity;
        this.pressure = pressure;
        measurementsChanged();
    }
}

具体布告板，其他布告板类似

//一号布告板
public class CurrentConditionsDisplay implements Observer,DisplayElement {

    private Subject weatherData;
    private float temp;
    private float humidity;

    public CurrentConditionsDisplay(Subject weatherData){
        this.weatherData = weatherData;
        weatherData.registerObserver(this);
    }
    //收到通知之后，进行操作
    public void update(float temp, float humidity, float pressure) {
        this.temp = temp;
        this.humidity = humidity;
        display();
    }

    public void display(){
        System.out.println("display");
    }
}

测试

public class WeatherStation{
    public static void main(String[] args){
        WeatherData weatherData = new WeatherData();
        //定义观察者
        CurrentConditionsDisplay conditionsDisplay = new CurrentConditionsDisplay(weatherData);
        //可以定义其他观察者....
        
        //更新数据，观察者更新
        weatherData.setMeasurements(10,20,30);
    }
}

使用java内置的观察者模式：

java内置的观察者模式 java.util.Observer 和 java.util.Observable

具体代码

public class WeatherData extends Observable {
    private float temp;
    private float humidity;
    private float pressure;

    public WeatherData(){}
    
    //气象更新，需要通知观察者
    public void measurementsChanged(){
        setChanged();
        notifyObservers();
    }
    //测试接口
    public void setMeasurements(float temp,float humidity,float pressure){
        this.temp = temp;
        this.humidity = humidity;
        this.pressure = pressure;
        measurementsChanged();
    }
}

//一号布告板
public class CurrentConditionsDisplay implements java.util.Observer,DisplayElement {

    private Observable observable;
    private float temp;
    private float humidity;

    public CurrentConditionsDisplay(Observable observable){
        this.observable = observable;
        observable.addObserver(this);
    }
    //收到通知之后进行操作
    public void update(Observable o, Object arg) {
        if(o instanceof WeatherData){
            WeatherData weatherData = (WeatherData) o;
            this.temp = temp;
            this.humidity = humidity;
            display();
        }
    }

    public void display(){
        System.out.println("display");
    }
}

我们在使用 java.util.Observable 需要注意的问题：

• Observable是一个类，而不是接口。我们只能通过继承来使用
• 多个观察者被通知的次序是不固定的

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