观察者模式
观察者模式
1. 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，使它们能够自动更新自己。
提示
观察者模式解决的还是那个老问题——解耦：被观察者不需要认识任何一个具体的观察者，它只维护一份"订阅名单"，状态一变就挨个通知。至于收到通知后做什么，完全由观察者自己决定。
2. 结构
在观察者模式中有如下角色：
| 角色 | 职责 |
|---|---|
| Subject（抽象主题/被观察者） | 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/被观察者） | 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） | 观察者的抽象类或接口，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 |
| ConcreteObserver（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 |
3. 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时，它就会推送给关注该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，有多个微信用户关注了"程序猿"这个公众号。
类图如下：
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：
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
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("传智黑马的专栏更新了");
}
}运行结果如下：
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4. 优缺点
4.1 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）。
4.2 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。
5. 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。
6. 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。
6.1 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：
| 方法 | 说明 |
|---|---|
void addObserver(Observer o) | 用于将新的观察者对象添加到集合中 |
void notifyObservers(Object arg) | 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 setChanged() | 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 |
6.2 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：
import java.util.Observable;
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：
import java.util.Observable;
import java.util.Observer;
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！！！");
}
}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
t.addObserver(p);
// 小偷偷东西
t.steal();
}
}运行结果如下：
小偷：我偷东西了，有没有人来抓我！！！
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！！！注意
Observable 是一个类而不是接口，观察者必须通过继承来复用它，这限制了被观察者已有的继承体系；且 setChanged() 方法是 protected 的，必须在被观察者内部调用。正因如此，从 JDK 9 开始 Observable 已被标记为 @Deprecated，实际开发中更推荐自己按本篇前半部分的方式定义主题接口，或使用事件总线、消息队列等成熟方案。