观察者模式

观察者模式

概述

定义:
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

在观察者模式中有如下角色:
  • 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,有多个的微信用户关注了程序猿这个公众号。
类图如下:
notion image
代码如下:
定义抽象观察者类,里面定义一个更新的方法
public interface Observer { void update(String message); }
定义具体观察者类,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); } }
定义抽象主题类,提供了attach、detach、notify三个方法
public interface Subject { //增加订阅者 public void attach(Observer observer); //删除订阅者 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(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
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) { SubscriptionSubject mSubscriptionSubject=new SubscriptionSubject(); //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"); //订阅公众号 mSubscriptionSubject.attach(user1); mSubscriptionSubject.attach(user2); mSubscriptionSubject.attach(user3); //公众号更新发出消息给订阅的微信用户 mSubscriptionSubject.notify("专栏更新了"); } }

优缺点

1,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】
2,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

在 Java 中,通过 java.util.Observable 类和 java.util.Observer 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。
1,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,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。
  • 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。
  • 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。
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 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 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("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!!!"); } }
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 t.addObserver(p); //小偷偷东西 t.steal(); } }