设计模式（十八）——观察者模式（JDK Observable源码分析）

2021-09-04 21:17:03

1 天气预报项目需求,具体要求如下：

1) 气象站可以将每天测量到的温度，湿度，气压等等以公告的形式发布出去(比如发布到自己的网站或第三方)。

2) 需要设计开放型 API，便于其他第三方也能接入气象站获取数据。

3) 提供温度、气压和湿度的接口

4) 测量数据更新时，要能实时的通知给第三方

2 天气预报设计方案 1-普通方案

WeatherData 类

传统的设计方案

代码实现

package com.lin.observer;

/**
 * 显示当前天气情况（可以理解为气象站的网站）
 * @Description: 
 * @author LinZM  
 * @date 2021-2-7 12:49:27 
 * @version V1.8
 */
public class CurrentConditions {

    // 温度，气压，湿度
    private float temperatrue;
    
    private float pressure;
    
    private float humidity;

    // 更新天气情况
    public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {
        this.temperatrue = temperature;
        this.pressure = pressure;
        this.humidity = humidity;
        display();
    }
    
    public void display(){
        System.out.println("===Today's temperature: "+temperatrue+"===");
        System.out.println("===Today's pressure: "+pressure+"===");
        System.out.println("===Today's humidity: "+humidity+"===");
    }
    
}

package com.lin.observer;

/*
 *     类是核心 1. 包含最新的天气情况信息 2. 含有 CurrentConditions 对象 3. 当数据有更新时，就主动的调用
 *     CurrentConditions 对象 update 方法(含 display), 这样他们（接入方）就看到最新的信息
 */

public class WeatherData {
    
    private float temperatrue;
    private float pressure;
    private float humidity;
    private CurrentConditions currentConditions;
    
    //加入新的第三方

    public WeatherData(CurrentConditions currentConditions) {
        this.currentConditions = currentConditions;
    }

    public float getTemperature() {
        return temperatrue;
    }

    public float getPressure() {
        return pressure;
    }

    public float getHumidity() {
        return humidity;
    }

    public void dataChange() {

    //调用 接入方的 update
        currentConditions.update(getTemperature(), getPressure(), getHumidity());
    }

    //当数据有更新时，就调用 setData
    public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) {
        this.temperatrue = temperature;
        this.pressure = pressure;
        this.humidity = humidity;
        //调用 dataChange， 将最新的信息 推送给 接入方 currentConditions
        dataChange();
    }
}

package com.lin.observer;

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        
        CurrentConditions currentConditions = new CurrentConditions();
        WeatherData weatherData = new WeatherData(currentConditions);
        weatherData.setData(10, 20, 3);
        
    }
}

问题分析

1) 其他第三方接入气象站获取数据的问题

2) 无法在运行时动态的添加第三方 (新浪网站)

3) 违反 ocp 原则=>观察者模式

//在 WeatherData 中，当增加一个第三方，都需要创建一个对应的第三方的公告板对象，并加入到 dataChange, 不利于维护，也不是动态加入

public void dataChange() {

currentConditions.update(getTemperature(), getPressure(), getHumidity());

}

3 观察者模式原理

1) 观察者模式类似订牛奶业务

2) 奶站/气象局：Subject

3) 用户/第三方网站：Observer

Subject：登记注册、移除和通知

1) registerObserver 注册

2) removeObserver 移除

3) notifyObservers() 通知所有的注册的用户，根据不同需求，可以是更新数据，让用户来取，也可能是实施推送，看具体需求定

Observer：接收输入

观察者模式：对象之间多对一依赖的一种设计方案，被依赖的对象为 Subject，依赖的对象为 Observer，Subject

通知 Observer 变化,比如这里的奶站是 Subject，是 1 的一方。用户时 Observer，是多的一方。

4 观察者模式解决天气预报需求

类图说明

代码实现

package com.lin.observer.plus;

public interface Subject {

    void registerObserver(Observer o);
    
    void removeObserver(Observer o);
    
    void notifyObserver();
    
}

package com.lin.observer.plus;

import java.util.ArrayList;

/*
 *     类是核心 1. 包含最新的天气情况信息 2. 含有 CurrentConditions 对象 3. 当数据有更新时，就主动的调用
 *     CurrentConditions 对象 update 方法(含 display), 这样他们（接入方）就看到最新的信息
 */

public class WeatherData implements Subject{
    
    private float temperatrue;
    private float pressure;
    private float humidity;
    private ArrayList<Observer> observers;
    
    //加入新的第三方

    public WeatherData() {
        observers = new ArrayList<Observer>();
    }

    public float getTemperature() {
        return temperatrue;
    }

    public float getPressure() {
        return pressure;
    }

    public float getHumidity() {
        return humidity;
    }

    public void dataChange() {

    //调用 接入方的 update
        //currentConditions.update(getTemperature(), getPressure(), getHumidity());
        notifyObserver();
    }

    //当数据有更新时，就调用 setData
    public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) {
        this.temperatrue = temperature;
        this.pressure = pressure;
        this.humidity = humidity;
        //调用 dataChange， 将最新的信息 推送给 接入方 currentConditions
        dataChange();
    }

    @Override
    public void registerObserver(Observer o) {
        observers.add(o);
        
    }

    @Override
    public void removeObserver(Observer o) {
        if(observers.contains(o)) {
            observers.remove(o);
        }
    }

    @Override
    public void notifyObserver() {
        for (int i = 0; i < observers.size(); i++) {
            observers.get(i).update(temperatrue, pressure, humidity);
        }
    }
}

package com.lin.observer.plus;

public interface Observer {

    void update(float temperatrue, float pressure, float humidity);
    
}

package com.lin.observer.plus;

public class CurrentConditions implements Observer{

        // 温度，气压，湿度
        private float temperatrue;
        
        private float pressure;
        
        private float humidity;

        // 更新天气情况
        public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {
            this.temperatrue = temperature;
            this.pressure = pressure;
            this.humidity = humidity;
            display();
        }
        
        public void display(){
            System.out.println("===Today's temperature: "+temperatrue+"===");
            System.out.println("===Today's pressure: "+pressure+"===");
            System.out.println("===Today's humidity: "+humidity+"===");
        }
        
}

package com.lin.observer.plus;

public class BaiDu implements Observer{

    // 温度，气压，湿度
    private float temperatrue;

    private float pressure;

    private float humidity;

    // 更新天气情况
    public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {
        this.temperatrue = temperature;
        this.pressure = pressure;
        this.humidity = humidity;
        display();
    }

    public void display() {
        System.out.println("===BaiDu's temperature: " + temperatrue + "===");
        System.out.println("===BaiDu's pressure: " + pressure + "===");
        System.out.println("===BaiDu's humidity: " + humidity + "===");
    }

    
}

package com.lin.observer.plus;

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个WeatherData
        WeatherData weatherData = new WeatherData();
        
        // 创建观察者
        CurrentConditions currentConditions = new CurrentConditions();
        BaiDu baiDu = new BaiDu();
        
        // 注册
        weatherData.registerObserver(currentConditions);
        weatherData.registerObserver(baiDu);
        
        // 测试
        System.out.println("通知各个注册的观察者：");
        weatherData.setData(23, 12, -0.4f);
    }
}

观察者模式的好处

1) 观察者模式设计后，会以集合的方式来管理用户(Observer)，包括注册，移除和通知。

2) 这样，我们增加观察者(这里可以理解成一个新的公告板)，就不需要去修改核心类 WeatherData 不会修改代码，遵守了 ocp 原则。

5 观察者模式在 Jdk 应用的源码分析

1) Jdk 的 Observable 类就使用了观察者模式

2) 代码分析+模式角色分析

3) 模式角色分析

Observable 的作用和地位等价于我们前面讲过 Subject
Observable 是类，不是接口，类中已经实现了核心的方法 ,即管理 Observer 的方法 add.. delete .. notify...
Observer 的作用和地位等价于我们前面讲过的 Observer, 有 update
Observable 和 Observer 的使用方法和前面讲过的一样，只是 Observable 是类，通过继承来实现观察者模式

仅供参考，有错误还请指出！

有什么想法，评论区留言，互相指教指教。

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