Java設(shè)計(jì)模式之觀(guān)察者模式解析

更新時(shí)間：2023年09月19日 09:31:38 作者：小成同學(xué)_

這篇文章主要介紹了Java設(shè)計(jì)模式之觀(guān)察者模式解析,觀(guān)察者模式,又被稱(chēng)為發(fā)布/訂閱模式,它定義了一種一對(duì)多的依賴(lài)關(guān)系,讓多個(gè)觀(guān)察者對(duì)象同時(shí)監(jiān)聽(tīng)某一個(gè)主題對(duì)象,這個(gè)主題對(duì)象在狀態(tài)變化時(shí),會(huì)通知所有的觀(guān)察者對(duì)象,使他們能夠自動(dòng)更新自己,需要的朋友可以參考下

概述

定義

觀(guān)察者模式，又被稱(chēng)為發(fā)布-訂閱（Publish / Subscribe）模式，它定義了一種一對(duì)多的依賴(lài)關(guān)系，讓多個(gè)觀(guān)察者對(duì)象同時(shí)監(jiān)聽(tīng)某一個(gè)主題對(duì)象。這個(gè)主題對(duì)象在狀態(tài)變化時(shí)，會(huì)通知所有的觀(guān)察者對(duì)象，使他們能夠自動(dòng)更新自己。

結(jié)構(gòu)

觀(guān)察者模式 (Observer Pattern) 中有如下角色：

Subject：抽象主題（抽象被觀(guān)察者），抽象主題角色把所有觀(guān)察者對(duì)象保存在一個(gè)集合里，每個(gè)主題都可以有任意數(shù)量的觀(guān)察者，抽象主題提供一個(gè)接口，可以增加和刪除觀(guān)察者對(duì)象。
ConcreteSubject：具體主題（具體被觀(guān)察者），該角色將有關(guān)狀態(tài)存入具體觀(guān)察者對(duì)象，在具體主題的內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，給所有注冊(cè)過(guò)的觀(guān)察者發(fā)送通知。
Observer：抽象觀(guān)察者，是觀(guān)察者的抽象類(lèi)，它定義了一個(gè)更新接口，使得在得到主題更改通知時(shí)更新自己。
ConcrereObserver：具體觀(guān)察者，實(shí)現(xiàn)抽象觀(guān)察者定義的更新接口，以便在得到主題更改通知時(shí)更新自身的狀態(tài)。

案例實(shí)現(xiàn)

【例】微信公眾號(hào)

在使用微信公眾號(hào)時(shí)，大家都會(huì)有這樣的體驗(yàn)，當(dāng)你關(guān)注的公眾號(hào)中有新內(nèi)容更新的話(huà)，它就會(huì)推送給關(guān)注公眾號(hào)的微信用戶(hù)端。我們使用觀(guān)察者模式來(lái)模擬這樣的場(chǎng)景，微信用戶(hù)就是觀(guān)察者，微信公眾號(hào)是被觀(guān)察者（主題角色），有多個(gè)的微信用戶(hù)關(guān)注了程序猿這個(gè)公眾號(hào)。

類(lèi)圖如下：

代碼如下：

抽象觀(guān)察者類(lèi)，里面定義一個(gè)更新的方法

public interface Observer {
    void update(String message);
}

具體觀(guān)察者類(lèi)，微信用戶(hù)是觀(guān)察者，里面實(shí)現(xiàn)了更新的方法

public class WeixinUser implements Observer {
    // 微信用戶(hù)名
    private String name;
    public WeixinUser(String name) {
        this.name = name;
    }
    @Override
    public void update(String message) {
        System.out.println(name + "-" + message);
    }
}

抽象主題類(lèi)（被觀(guān)察者），提供了 attach、detach、notify 三個(gè)方法

public interface Subject {
    // 增加訂閱者（觀(guān)察者對(duì)象）
    public void attach(Observer observer);
    // 刪除訂閱者（觀(guān)察者對(duì)象）
    public void detach(Observer observer);
    // 通知訂閱者更新消息
    public void notify(String message);
}

微信公眾號(hào)是具體主題類(lèi)（具體被觀(guān)察者），里面存儲(chǔ)了訂閱該公眾號(hào)的微信用戶(hù)，并實(shí)現(xiàn)了抽象主題中的方法

public class SubscriptionSubject implements Subject {
    // 儲(chǔ)存訂閱公眾號(hào)的微信用戶(hù)
    private List<Observer> weixinUserlist = new ArrayList<Observer>();
    @Override
    public void attach(Observer observer) {
        weixinUserlist.add(observer);
    }
    @Override
    public void detach(Observer observer) {
        weixinUserlist.remove(observer);
    }
    @Override
    public void notify(String message) {
        for (Observer observer : weixinUserlist) {
            observer.update(message);
        }
    }
}

客戶(hù)端程序

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 1.創(chuàng)建公眾號(hào)對(duì)象
        SubscriptionSubject mSubscriptionSubject = new SubscriptionSubject();
        // 2.創(chuàng)建微信用戶(hù)
        WeiXinUser user1 = new WeiXinUser("孫悟空");
        WeiXinUser user2 = new WeiXinUser("豬悟能");
        WeiXinUser user3 = new WeiXinUser("沙悟凈");
        // 3.訂閱公眾號(hào)
        mSubscriptionSubject.attach(user1);
        mSubscriptionSubject.attach(user2);
        mSubscriptionSubject.attach(user3);
        // 4.公眾號(hào)更新發(fā)出消息給訂閱的微信用戶(hù)
        mSubscriptionSubject.notify("傳智黑馬的專(zhuān)欄更新了");
    }
}

輸出

孫悟空-傳智黑馬的專(zhuān)欄更新了
豬悟能-傳智黑馬的專(zhuān)欄更新了
沙悟凈-傳智黑馬的專(zhuān)欄更新了

優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

降低了目標(biāo)與觀(guān)察者之間的耦合關(guān)系，兩者之間是抽象耦合關(guān)系。
被觀(guān)察者發(fā)送通知，所有注冊(cè)的觀(guān)察者都會(huì)收到信息【可以實(shí)現(xiàn)廣播機(jī)制】

缺點(diǎn)

如果觀(guān)察者非常多的話(huà)，那么所有的觀(guān)察者收到被觀(guān)察者發(fā)送的通知會(huì)耗時(shí)
如果被觀(guān)察者有循環(huán)依賴(lài)的話(huà)，那么被觀(guān)察者發(fā)送通知會(huì)使觀(guān)察者循環(huán)調(diào)用，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰

使用場(chǎng)景

對(duì)象間存在一對(duì)多關(guān)系，一個(gè)對(duì)象的狀態(tài)發(fā)生改變會(huì)影響其他對(duì)象。
當(dāng)一個(gè)抽象模型有兩個(gè)方面，其中一個(gè)方面依賴(lài)于另一方面時(shí)。

JDK中提供的實(shí)現(xiàn)-Observable/Observer

在 Java 中，通過(guò) java.util.Observable(抽象主題角色類(lèi)) 和 java.util.Observer(抽象觀(guān)察角色接口) 定義了觀(guān)察者模式，只要實(shí)現(xiàn)它們的子類(lèi)就可以編寫(xiě)觀(guān)察者模式實(shí)例。

Observable 類(lèi)

Observable 類(lèi)是抽象目標(biāo)類(lèi)（被觀(guān)察者），它有一個(gè) Vector 集合成員變量，用于保存所有要通知的觀(guān)察者對(duì)象。

private Vector<Observer> obs;
// 在無(wú)參構(gòu)造方法中賦值
public Observable() {
    obs = new Vector<>();
}

下面來(lái)介紹它最重要的 3 個(gè)方法。

void addObserver(Observer o) 方法：用于將新的觀(guān)察者對(duì)象添加到集合中。

public synchronized void addObserver(Observer o) {
    if (o == null)
        throw new NullPointerException();
    // 如果不存在則添加到集合中
    if (!obs.contains(o)) {
        obs.addElement(o);
    }
}

void notifyObservers(Object arg) 方法：調(diào)用集合中的所有觀(guān)察者對(duì)象的 update 方法，通知它們數(shù)據(jù)發(fā)生改變。通常越晚加入集合的觀(guān)察者越先得到通知。

public void notifyObservers() {
    notifyObservers(null);
}
			||
            \/
public void notifyObservers(Object arg) {
    Object[] arrLocal;
    synchronized (this) {
        // 只有changed為true才可以執(zhí)行到下面的for循環(huán)
        if (!changed)
            return;
        // 集合轉(zhuǎn)數(shù)組
        arrLocal = obs.toArray();
        // 這個(gè)方法會(huì)將changed置為false 因?yàn)榧磳⑦M(jìn)行通知
        clearChanged();
    }
	// 倒序遍歷數(shù)組 所以這就是為什么越晚加入集合的觀(guān)察者越先得到通知
    for (int i = arrLocal.length-1; i>=0; i--)
        // 逐一通知觀(guān)察者（調(diào)用update方法）
        ((Observer)arrLocal[i]).update(this, arg);
}

void setChange() 方法：用來(lái)設(shè)置一個(gè) boolean 類(lèi)型的內(nèi)部標(biāo)志，注明目標(biāo)對(duì)象發(fā)生了變化。當(dāng)它為 true 時(shí)，notifyObservers() 才會(huì)通知觀(guān)察者。

protected synchronized void setChanged() {
    changed = true;
}

Observer 接口

Observer 接口是抽象觀(guān)察者，它監(jiān)視目標(biāo)對(duì)象的變化，當(dāng)目標(biāo)對(duì)象發(fā)生變化時(shí)，觀(guān)察者得到通知，并調(diào)用 update 方法，進(jìn)行相應(yīng)的工作。

【例】警察抓小偷

警察抓小偷也可以使用觀(guān)察者模式來(lái)實(shí)現(xiàn)，警察是觀(guān)察者，小偷是被觀(guān)察者。代碼如下：

小偷是一個(gè)被觀(guān)察者，所以需要繼承 Observable 類(lèi)

public class Thief extends Observable {
    private String name;
    public Thief(String name) {
        this.name = name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void steal() {
        System.out.println("小偷：我偷東西了，有沒(méi)有人來(lái)抓我?。?！");
        super.setChanged(); // changed = true，調(diào)用通知的方法 才會(huì)執(zhí)行觀(guān)察者的update方法
        super.notifyObservers();
    }
}

警察是一個(gè)觀(guān)察者，所以需要讓其實(shí)現(xiàn) Observer 接口

public class Policemen implements Observer {
    private String name;
    public Policemen(String name) {
        this.name = name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    @Override
    public void update(Observable o, Object arg) {
        System.out.println(this.getName() + "警察：" + ((Thief) o).getName() + "，我已經(jīng)盯你很久了，你可以保持沉默，但你所說(shuō)的將成為呈堂證供?。。?);
    }
}

客戶(hù)端代碼

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 創(chuàng)建小偷對(duì)象
        Thief t = new Thief("隔壁老王");
        // 創(chuàng)建警察對(duì)象
        Policemen p = new Policemen("小李");
        // 讓警察盯著小偷（訂閱）
        t.addObserver(p);
        // 小偷偷東西（發(fā)布）
        t.steal();
    }
}

輸出