观察者模式-设计模式

2023-12-31 11:30:34

在现实的开发中，许多的对象都不是独立存在的，其中一个对象的行为发生改变可能导致了一个或者多个其他对象的行为也会发生改变。而这对应着设计模式中--观察者模式。

一、模式的定义与特点

定义：

指多个对象存在一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变的时候，所有依赖于它的对象得到了通知并被自动更新。这种模式有时候也被称为发布-订阅模式、模型-视图模式，是对象行为型模式。

优点：

降低了目标与观察者之间的耦合关系，两者之间是抽象耦合关系。
目标与观察者之间建立了一套触发机制。

缺点：

目标与观察者之间的依赖并没有完全解除，而且还有可能出现循环引用。
当观察者对象很多，通知的发布会花费很多时间，降低程序的效率。

二、模式的结构与实现

实现观察者模式要注意具体目标与具体观察者对象之间不能直接调用，否则两者之间耦合，违反了对象的设计原则。

模式的结构

观察者模式的主要角色如下

抽象主题（subject）角色：抽象目标类，提供了用于保存观察者对象的聚集类和增加、删除观察者对象的方法还有通过所有观察者的抽象方法。
具体主题：也叫具体目标类，实现了抽象目标中的方法，当具体主题的内部发生改变时，通知所有注册过的观察者对象。
抽象观察者角色：是一个抽象类或者接口，包含了一个更新自己的抽象方法，当接到具体主题的更改通知的时候被调用。
具体观察者角色：实现抽象观察者定义的抽象方法。

结构图

根据上面的结构图，实现模式的代码

模式的实现

抽象目标

abstract class Subject
{
    protected List<Observer> observers=new ArrayList<Observer>();   
    //增加观察者方法
    public void add(Observer observer)
    {
        observers.add(observer);
    }    
    //删除观察者方法
    public void remove(Observer observer)
    {
        observers.remove(observer);
    }   
    public abstract void notifyObserver(); //通知观察者方法
}

具体目标

//具体目标
class ConcreteSubject extends Subject
{
    public void notifyObserver()
    {
        System.out.println("具体目标发生改变...");
        System.out.println("--------------");       
       
        for(Object obs:observers)
        {
            ((Observer)obs).response();
        }
       
    }          
}

抽象观察者

interface Observer
{
    void response(); //反应
}

具体观察者1

class ConcreteObserver1 implements Observer
{
    public void response()
    {
        System.out.println("具体观察者1作出反应！");
    }
}

具体观察者2

class ConcreteObserver2 implements Observer
{
    public void response()
    {
        System.out.println("具体观察者2作出反应！");
    }
}

实现方法

public class ObserverPattern
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Subject subject=new ConcreteSubject();
        Observer obs1=new ConcreteObserver1();
        Observer obs2=new ConcreteObserver2();
        subject.add(obs1);
        subject.add(obs2);
        subject.notifyObserver();
    }
}

程序运行结果如下：

具体目标发生改变...
--------------
具体观察者1作出反应！
具体观察者2作出反应！

三、模式的应用场景

通过前面的分析与应用实例可知观察者模式适用以下情形？

对象存在一对多的关系，一个对象的状态发生改变会影响其他对象。
当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时，可将这两者封装在独立的对象中以使他们可以独自改变和复用。

四、模式的扩展

4.1 observable类

observable类是抽象目标类，它有一个vector向量，用于保存所有要通知的观察者对象，包含了三个最重要的方法：

void addObserver(Observer o) 方法：用于将新的观察者对象添加到向量中。
void notifyObservers(Object arg) 方法：调用向量中的所有观察者对象的 update。方法，通知它们数据发生改变。通常越晚加入向量的观察者越先得到通知。
void setChange() 方法：用来设置一个 boolean 类型的内部标志位，注明目标对象发生了变化。当它为真时，notifyObservers() 才会通知观察者。

4.2 Observer接口

Observer 接口是抽象观察者，它监视目标对象的变化，当目标对象发生变化时，观察者得到通知，并调用 void update(Observable o,Object arg) 方法，进行相应的工作。

4.3 举例

利用 Observable 类和 Observer 接口实现原油期货的观察者模式实例。

【例3】利用 Observable 类和 Observer 接口实现原油期货的观察者模式实例。

分析：当原油价格上涨时，空方伤心，多方局兴；当油价下跌时，空方局兴，多方伤心。本实例中的抽象目标（Observable)类在 Java 中已经定义，可以直接定义其子类，即原油期货（OilFutures)类，它是具体目标类，该类中定义一个 SetPriCe(float price) 方法，当原油数据发生变化时调用其父类的 notifyObservers(Object arg) 方法来通知所有观察者；另外，本实例中的抽象观察者接口（Observer）在 Java 中已经定义，只要定义其子类，即具体观察者类（包括多方类 Bull 和空方类 Bear），并实现 update(Observable o,Object arg) 方法即可。图 5 所示是其结构图。

具体目标类：原油期货

class OilFutures extends Observable
{
    private float price;   
    public float getPrice()
    {
        return this.price; 
    }
    public void setPrice(float price)
    {
        super.setChanged() ;  //设置内部标志位，注明数据发生变化 
        super.notifyObservers(price);    //通知观察者价格改变了 
        this.price=price ; 
    }
}

具体观察者类：多方

//具体观察者类：多方
class Bull implements Observer
{   
    public void update(Observable o,Object arg)
    {
        Float price=((Float)arg).floatValue();
        if(price>0)
        {
            System.out.println("油价上涨"+price+"元，多方高兴了！");
        }
        else
        {
            System.out.println("油价下跌"+(-price)+"元，多方伤心了！");
        }
    }
}

具体观察者类：空方

//具体观察者类：空方
class Bear implements Observer
{   
    public void update(Observable o,Object arg)
    {
        Float price=((Float)arg).floatValue();
        if(price>0)
        {
            System.out.println("油价上涨"+price+"元，空方伤心了！");
        }
        else
        {
            System.out.println("油价下跌"+(-price)+"元，空方高兴了！");
        }
    }
}

实现方式

public static void main(String[] args)
    {
        OilFutures oil=new OilFutures();
        Observer bull=new Bull(); //多方
        Observer bear=new Bear(); //空方
        oil.addObserver(bull);
        oil.addObserver(bear);
        oil.setPrice(10);
        oil.setPrice(-8);
    }