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观察者模式(Observer模式)详解

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在现实世界中,许多对象并不是独立存在的,其中一个对象的行为发生改变可能会导致一个或者多个其他对象的行为也发生改变。例如,某种商品的物价上涨时会导致部分商家高兴,而消费者伤心;还有,当我们开车到交叉路口时,遇到红灯会停,遇到绿灯会行。这样的例子还有很多,例如,股票价格与股民、微信公众号与微信用户、气象局的天气预报与听众、小偷与警察等。

在软件世界也是这样,例如,Excel 中的数据与折线图、饼状图、柱状图之间的关系;MVC 模式中的模型与视图的关系;事件模型中的事件源与事件处理者。所有这些,如果用观察者模式来实现就非常方便。

模式的定义与特点

观察者(Observer)模式的定义:指多个对象间存在一对多的依赖关系,当一个对象的状态发生改变时,所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。这种模式有时又称作发布-订阅模式、模型-视图模式,它是对象行为型模式。

观察者模式是一种对象行为型模式,其主要优点如下。
  1. 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。
  2. 目标与观察者之间建立了一套触发机制。

它的主要缺点如下。
  1. 目标与观察者之间的依赖关系并没有完全解除,而且有可能出现循环引用。
  2. 当观察者对象很多时,通知的发布会花费很多时间,影响程序的效率。

模式的结构与实现

实现观察者模式时要注意具体目标对象和具体观察者对象之间不能直接调用,否则将使两者之间紧密耦合起来,这违反了面向对象的设计原则。

1. 模式的结构

观察者模式的主要角色如下。
  1. 抽象主题(Subject)角色:也叫抽象目标类,它提供了一个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,以及通知所有观察者的抽象方法。
  2. 具体主题(Concrete    Subject)角色:也叫具体目标类,它实现抽象目标中的通知方法,当具体主题的内部状态发生改变时,通知所有注册过的观察者对象。
  3. 抽象观察者(Observer)角色:它是一个抽象类或接口,它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时被调用。
  4. 具体观察者(Concrete Observer)角色:实现抽象观察者中定义的抽象方法,以便在得到目标的更改通知时更新自身的状态。

观察者模式的结构图如图 1 所示。

观察者模式的结构图
图1 观察者模式的结构图

2. 模式的实现

观察者模式的实现代码如下:
package observer;
import java.util.*;
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();
    }
}
//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
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1
class ConcreteObserver2 implements Observer
{
    public void response()
    {
        System.out.println("具体观察者2作出反应!");
    }
}

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!

模式的应用实例

【例1】利用观察者模式设计一个程序,分析“人民币汇率”的升值或贬