设计模式_行为型模式 -《观察者模式》

笔记整理自黑马程序员Java设计模式详解， 23种Java设计模式（图解+框架源码分析+实战）

概述

定义

观察者模式，又被称为发布-订阅（Publish / Subscribe）模式，它定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。这个主题对象在状态变化时，会通知所有的观察者对象，使他们能够自动更新自己。

结构

观察者模式 (Observer Pattern) 中有如下角色：

Subject：抽象主题（抽象被观察者），抽象主题角色把所有观察者对象保存在一个集合里，每个主题都可以有任意数量的观察者，抽象主题提供一个接口，可以增加和删除观察者对象。
ConcreteSubject：具体主题（具体被观察者），该角色将有关状态存入具体观察者对象，在具体主题的内部状态发生改变时，给所有注册过的观察者发送通知。
Observer：抽象观察者，是观察者的抽象类，它定义了一个更新接口，使得在得到主题更改通知时更新自己。
ConcrereObserver：具体观察者，实现抽象观察者定义的更新接口，以便在得到主题更改通知时更新自身的状态。

案例实现

【例】微信公众号

在使用微信公众号时，大家都会有这样的体验，当你关注的公众号中有新内容更新的话，它就会推送给关注公众号的微信用户端。我们使用观察者模式来模拟这样的场景，微信用户就是观察者，微信公众号是被观察者（主题角色），有多个的微信用户关注了程序猿这个公众号。

类图如下：

代码如下：

抽象观察者类，里面定义一个更新的方法

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

具体观察者类，微信用户是观察者，里面实现了更新的方法

public class WeixinUser implements Observer {
      
      
    // 微信用户名
    private String name;

    public WeixinUser(String name) {
      
      
        this.name = name;
    }
    
    @Override
    public void update(String message) {
      
      
        System.out.println(name + "-" + message);
    }
}

抽象主题类（被观察者），提供了 attach、detach、notify 三个方法

public interface Subject {
      
      
    // 增加订阅者（观察者对象）
    public void attach(Observer observer);

    // 删除订阅者（观察者对象）
    public void detach(Observer observer);
    
    // 通知订阅者更新消息
    public void notify(String message);
}

微信公众号是具体主题类（具体被观察者），里面存储了订阅该公众号的微信用户，并实现了抽象主题中的方法

扫描二维码关注公众号，回复： 16088599 查看本文章

public class SubscriptionSubject implements Subject {
      
      
    // 储存订阅公众号的微信用户
    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);
        }
    }
}

客户端程序

public class Client {
      
      
    public static void main(String[] args) {
      
      
        // 1.创建公众号对象
        SubscriptionSubject mSubscriptionSubject = new SubscriptionSubject();
        // 2.创建微信用户
        WeiXinUser user1 = new WeiXinUser("孙悟空");
        WeiXinUser user2 = new WeiXinUser("猪悟能");
        WeiXinUser user3 = new WeiXinUser("沙悟净");
        // 3.订阅公众号
        mSubscriptionSubject.attach(user1);
        mSubscriptionSubject.attach(user2);
        mSubscriptionSubject.attach(user3);
        // 4.公众号更新发出消息给订阅的微信用户
        mSubscriptionSubject.notify("传智黑马的专栏更新了");
    }
}

输出

孙悟空-传智黑马的专栏更新了
猪悟能-传智黑马的专栏更新了
沙悟净-传智黑马的专栏更新了

优缺点

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。
被观察者发送通知，所有注册的观察者都会收到信息【可以实现广播机制】

缺点

如果观察者非常多的话，那么所有的观察者收到被观察者发送的通知会耗时
如果被观察者有循环依赖的话，那么被观察者发送通知会使观察者循环调用，会导致系统崩溃

使用场景

对象间存在一对多关系，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方面时。

JDK中提供的实现-Observable/Observer

在 Java 中，通过 java.util.Observable(抽象主题角色类)和 java.util.Observer(抽象观察角色接口) 定义了观察者模式，只要实现它们的子类就可以编写观察者模式实例。

Observable 类

Observable 类是抽象目标类（被观察者），它有一个 Vector 集合成员变量，用于保存所有要通知的观察者对象。

private Vector<Observer> obs;
	
// 在无参构造方法中赋值
public Observable() {
    
    
    obs = new Vector<>();
}

下面来介绍它最重要的 3 个方法。

void addObserver(Observer o) 方法：用于将新的观察者对象添加到集合中。

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

void notifyObservers(Object arg) 方法：调用集合中的所有观察者对象的 update 方法，通知它们数据发生改变。通常越晚加入集合的观察者越先得到通知。

public void notifyObservers() {
      
      
    notifyObservers(null);
}
			||
            \/
                
public void notifyObservers(Object arg) {
      
      
    Object[] arrLocal;

    synchronized (this) {
      
      
        // 只有changed为true才可以执行到下面的for循环
        if (!changed)
            return;
        // 集合转数组
        arrLocal = obs.toArray();
        // 这个方法会将changed置为false 因为即将进行通知
        clearChanged();
    }
	// 倒序遍历数组 所以这就是为什么越晚加入集合的观察者越先得到通知
    for (int i = arrLocal.length-1; i>=0; i--)
        // 逐一通知观察者（调用update方法）
        ((Observer)arrLocal[i]).update(this, arg);
}

void setChange() 方法：用来设置一个 boolean 类型的内部标志，注明目标对象发生了变化。当它为 true 时，notifyObservers() 才会通知观察者。
```
protected synchronized void setChanged() {
      
      
    changed = true;
}
```

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 update 方法，进行相应的工作。

【例】警察抓小偷

警察抓小偷也可以使用观察者模式来实现，警察是观察者，小偷是被观察者。代码如下：

小偷是一个被观察者，所以需要继承 Observable 类

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：我偷东西了，有没有人来抓我！！！");
        super.setChanged(); // changed = true，调用通知的方法 才会执行观察者的update方法
        super.notifyObservers();
    }
}

警察是一个观察者，所以需要让其实现 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() + "，我已经盯你很久了，你可以保持沉默，但你所说的将成为呈堂证供！！！");
    }
}

客户端代码

public class Client {
      
      
    public static void main(String[] args) {
      
      
        // 创建小偷对象
        Thief t = new Thief("隔壁老王");
        // 创建警察对象
        Policemen p = new Policemen("小李");
        // 让警察盯着小偷（订阅）
        t.addObserver(p);
        // 小偷偷东西（发布）
        t.steal();
    }
}

输出

小偷：我偷东西了，有没有人来抓我！！！
小李警察：隔壁老王，我已经盯你很久了，你可以保持沉默，但你所说的将成为呈堂证供！！！