【大话设计模式】模式十五：观察者模式以及JDK与生俱来的观察者模式

2023-10-09 08:27:16

【引入】

        就拿Vs2019来说吧，当你点击运行程序之后，运行按键会发生变化，而且对多出来一个错误提示框，其他地方不会发生改变，这里就是典型的观察者模式。

一、观察者模式

观察者模式(Observer Pattern)：定义对象间的一种一对多依赖关系，使得每当一个对象状态发生改变时，其相关依赖对象皆得到通知并被自动更新。观察者模式又叫做发布-订阅（Publish/Subscribe）模式、模型-视图（Model/View）模式、源-监听器（Source/Listener）模式或从属者（Dependents）模式。观察者模式是一种对象行为型模式。

 很多时候，我们会把观察者模式和发布订阅模式放在一起对比。

简单来说，发布订阅模式属于广义上的观察者模式，在观察者模式的 Subject 和 Observer 的基础上，引入 Event Channel 这个中介，进一步解耦。如下图所示：

【大话设计模式】模式十五：观察者模式以及JDK与生俱来的观察者模式

UML类图设计： 

【大话设计模式】模式十五：观察者模式以及JDK与生俱来的观察者模式

 Subject：通知者抽象类,负责添加和删除被通知的对象以及通知信息.它是关联观察者的。
ConcreteSubject：具体的通知者，继承通知者抽象类，有具体的通知信息。
Observer：观察者抽象类,有一个随通知信息来而做的反应。
ConcreteObserver: 具体的观察者,更多的是依赖于抽象。

抽象观察者

public abstract class Observer {
    public abstract void update();
}

具体观察者 

public class ConcreteObserver extends Observer {
    private String name;
    private String observerState;
    private ConcreteSubject subject;

    public ConcreteObserver(ConcreteSubject subject, String name) {
        this.subject = subject;
        this.name = name;
    }

    public void setObserverState(String observerState) {
        this.observerState = observerState;
    }

    public ConcreteSubject getSubject() {
        return subject;
    }

    @Override
    public void update() {
        observerState = subject.getState();
        System.out.println("观察者" + name + "的新状态是" + observerState);
    }
}

抽象通知者

public abstract class Subject {
    private List<Observer> observers=new ArrayList<>();
    //增加观察者
    public void increase(Observer observer){
        observers.add(observer);
    }
    //移除观察者
    public void delete(Observer observer){
        observers.remove(observer);
    }
    //通知
    public void Notify(){
        for(Observer observer:observers) {
            observer.update();
        }
    }
}

具体通知者

public class ConcreteSubject extends Subject{
    private String state;
    //观察者状态

    public void setState(String state) {
        this.state = state;
    }

    public String getState() {
        return state;
    }
}

客户端

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ConcreteSubject subject=new ConcreteSubject();
        subject.increase(new ConcreteObserver(subject,"X"));
        subject.increase(new ConcreteObserver(subject,"Y"));
        subject.increase(new ConcreteObserver(subject,"Z"));
        subject.setState("123");
        subject.Notify();
    }
}

【大话设计模式】模式十五：观察者模式以及JDK与生俱来的观察者模式

二、实例应用

举例：公司前台，一旦老板的出现，就给偷懒的员工通风报信。

Subject类

/**
 * 通知者接口
 */
interface Subject {
    void increase(Observer observer);
    void delete(Observer observer);
    void Notify();
    String state = null;
    void setState(String state);
    String getState();
}

Boss老板类

public class Boss implements Subject{
    //同时列表
    private List<Observer> observers=new ArrayList<>();
    private String action;
    //增加
    @Override
    public void increase(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }
    //减少
    @Override
    public void delete(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }
    //通知
    @Override
    public void Notify() {
        for(Observer observer:observers)
            observer.update();
    }
    //老板状态
    @Override
    public String getState() {
        return action;
    }

    @Override
    public void setState(String state) {
        action=state;
    }
}

Secretary类 

//前台类
public class Secretary implements Subject{
    //同时列表
    private List<Observer> observers=new ArrayList<>();
    private String action;
    //增加
    @Override
    public void increase(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }
    //减少
    @Override
    public void delete(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }
    //通知
    @Override
    public void Notify() {
        for(Observer observer:observers)
            observer.update();
    }
    //老板状态
    @Override
    public String getState() {
        return action;
    }

    @Override
    public void setState(String state) {
        action=state;
    }
}

Observer类 

public abstract class Observer {
    private String name;
    private Subject subject;

    public Observer(String name, Subject subject) {
        this.name = name;
        this.subject = subject;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public Subject getSubject() {
        return subject;
    }

    public abstract void update();
}

具体观察者

/**
 * 看股票的同事
 */
public class StockObserver extends Observer{
    public StockObserver(String name,Subject subject){
        super(name, subject);
    }

    @Override
    public void update() {
        System.out.println(getSubject().getState()+" "+getName()+"："+"关闭股票，继续工作！");
    }
}
/**
 * 看NBA的同事
 */
public class NBAObserver extends Observer{
    public NBAObserver(String name,Subject subject){
        super(name, subject);
    }

    @Override
    public void update() {
        System.out.println("【老板】："+getSubject().getState()+" "+getName()+"关闭NBA直播，继续工作！");
    }
}

客户端

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Boss xiaoming=new Boss();
        StockObserver colleague1=new StockObserver("小李",xiaoming);
        NBAObserver colleague2=new NBAObserver("小胡",xiaoming);
        xiaoming.increase(colleague1);
        xiaoming.increase(colleague2);
        xiaoming.delete(colleague1);
        xiaoming.setState("我来看看你们有没有好好工作! ");
        xiaoming.Notify();
    }
}

【大话设计模式】模式十五：观察者模式以及JDK与生俱来的观察者模式

 三、模式总结

1.观察者模式的优点

  • 观察者模式可以实现表示层和数据逻辑层的分离，并定义了稳定的消息更新传递机制，抽象了更新接口，使得可以有各种各样不同的表示层作为具体观察者角色。
  • 观察者模式在观察目标和观察者之间建立一个抽象的耦合。 
  • 观察者模式支持广播通信。
  • 观察者模式符合“开闭原则”的要求。

2.观察者模式的缺点

  • 如果一个观察目标对象有很多直接和间接的观察者的话，将所有的观察者都通知到会花费很多时间。
  • 如果在观察者和观察目标之间有循环依赖的话，观察目标会触发它们之间进行循环调用，可能导致系统崩溃。
  • 观察者模式没有相应的机制让观察者知道所观察的目标对象是怎么发生变化的，而仅仅只是知道观察目标发生了变化。

3.观察者模式的适用场景

  • 一个抽象模型有两个方面，其中一个方面依赖于另一个方面。将这些方面封装在独立的对象中使它们可以各自独立地改变和复用。
  • 一个对象的改变将导致其他一个或多个对象也发生改变，而不知道具体有多少对象将发生改变，可以降低对象之间的耦合度。
  • 一个对象必须通知其他对象，而并不知道这些对象是谁。
  • 需要在系统中创建一个触发链，A对象的行为将影响B对象，B对象的行为将影响C对象……，可以使用观察者模式创建一种链式触发机制。

 四、观察者模式应用

 1、JDK与生俱来的观察者模式：

实现要求

java.util包中提供了Observable类和Observer接口，其中要求，被观察者需要继承Observable类，观察则需要实现Observer接口

举例

public class HuaWeiP30 extends Observable {
    //手机价格
    private double price;

    public HuaWeiP30(double price) {
        this.price = price;
    }

    public double getPrice() {
        return price;
    }

    public void updatePrice(double price) {
        if (price != this.price) {
            this.setChanged();
            if (price < this.price) {
                //通知观察者
                this.price = price;
                this.notifyObservers();
            } else
                this.price = price;
        }

    }

    @Override
    public String toString() {
        return "当前华为手机P30价格：" + price + "元";
    }
}
public class HuaWeiFans implements Observer {
    private String name;

    public HuaWeiFans(String name) {
        this.name = name;
    }

    /**
     *
     * @param o:被观察者对象
     * @param arg:传递给观察者的参数
     */
    @Override
    public void update(Observable o, Object arg) {
        updatePrice(o);
    }

    private void updatePrice(Observable o) {
        HuaWeiP30 p30= (HuaWeiP30) o;
        System.out.println("粉丝名为" + name + "发现华为p30降价了，新的价格为：" + p30.getPrice() + "元，开始购买。");
    }
}

 编写测试类

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        HuaWeiP30 p = new HuaWeiP30(5000);
        HuaWeiFans A = new HuaWeiFans("A");
        HuaWeiFans B = new HuaWeiFans("B");
        HuaWeiFans C = new HuaWeiFans("C");
        HuaWeiFans D = new HuaWeiFans("D");

        p.addObserver(A);
        p.addObserver(B);
        p.addObserver(C);
        System.out.println(p);
        p.updatePrice(3000);
        System.out.println(p);
    }
}

 【大话设计模式】模式十五：观察者模式以及JDK与生俱来的观察者模式

2. Spring 事件机制

Spring 基于观察者模式，实现了自身的事件机制，由三部分组成：

  • 事件 ApplicationEvent：通过继承它，实现自定义事件。另外，通过它的 source 属性可以获取事件源，timestamp 属性可以获得发生时间。

  • 事件发布者 ApplicationEventPublisher：通过它，可以进行事件的发布。

  • 事件监听器 ApplicationListener：通过实现它，进行指定类型的事件的监听。

JDK 也内置了事件机制的实现，考虑到通用性，Spring 的事件机制是基于它之上进行拓展。因此，ApplicationEvent 继承自 java.util.EventObject，ApplicationListener 继承自 java.util.EventListener。

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