设计模式之观察者模式(Observer Pattern)现实模拟观察者模式定义观察者实现的设计原则代码实现小结

在正式介绍观察者模式前,我们先引用生活中的小例子来模拟观察者,先对观察者模式有一个整体的感觉。

现实模拟

报纸和杂志的故事。 我们看看报纸和杂志的订阅是怎么一回事:

  • 报纸的任务就是出版报纸
  • 我们向某家报社订阅报纸,只要他们有新报纸出版,就会给你送来,只要你是他们的订户,你就会一直得到新报纸
  • 当你们不想再看报纸的时候,向报社取消订阅,他们就不会再送报纸来,你也不会再收到报纸
  • 只要报社还在运营,就会有人向他们订阅或者取消报纸

这其实就可以理解为是一种观察者模式。报社出版者被认为是观察者模式中的Subject,订阅报纸的人被认为是观察者模式中的Observer。具体的观察者模式的subject和observer我们后面会介绍。

订阅者通常有很多个,他们订阅或者取消需要通知出版者。出版者当报纸有更新时,就会把新报纸一起推送给订阅者,所有订阅者都会收到出版社的所有更新。

再举个常见的例子,我们常见的手机app,网易新闻或者其他类。只要我们安装了这个这个应用,并在app设置接收应用的消息通知,那么当app有新消息通知时,我们就会收到新消息。这里,我们用户就是观察者,app就是Subject。

观察者模式定义

观察者模式是设计模式中很常用的一个模式。 比较严格的解释是:** 观察者模式定义了对象之间的一对多的依赖,这样一来,当一个对象改变状态时,它的所有依赖者都会收到通知并自动更新。**

Paste_Image.png

跟图中的例子一样,主题和观察者定义了一对多的关系。观察者依赖于此主题,只要主题状态一有变化,观察者就会被通知。

观察者模式的类图可以很好的观察者模式的设计思想

Paste_Image.png

观察者的设计方式有很多种,但其中实现Subject和observer接口的设计方式是最常用的、

Subject的接口有三个方法,分别是注册观察者,移除观察者和通知观察者。对象通过Subject接口注册成为观察者,同事也可以通过它从解除观察者的身份,也就是之前例子中的取消订阅报纸。

每个Subject通常可以有很多个观察者

具体的Subject对象需要实现Subject接口的三个方法,其中notify方法是用于当状态发生变化时,来通知观察者update,里面一般要调用观察者接口的update方法。

所有的观察者都需要实现Observer接口,并实现其中的update方法,以便当主题状态发生变化,观察者得到主题的通知。用于Subject具体实现类的notify方法的调用。

具体的Observer都需要继承至接口,同时他们必须注册到具体的Subject对象,以成为一个观察者,并得到更新。

观察者实现的设计原则

** 观察者模式提供了一种对象设计,让主题和观察者之间松耦合 **

关于观察者的一切,主题只需要知道观察者实现了某个接口也就是Observer接口,主题不需要知道观察者的具体的实现类是谁,做了些什么或者其他任何细节,主题都不需要知道。

任何时候我们都可以增加新的观察者,因为主题唯一依赖的东西是一个实现Observer接口的对象列表,所以我们可以随时增加观察者。事实上,在运行时我们可以用新的观察者取代现有的观察者,主题不会受任何影响。同样的,也可以在任何时候删除观察者。

当有新的类型的观察者出现时,主题的代码不会发生修改。假如我们有个新的具体类需要当观察者,我们不需要为了兼容新类型而修改主题的代码,所需要的只是在新的类里实现此观察者的接口,然后注册为观察者即可。

这里体现了一个设计原则就是** 为了交互对象之间的松耦合设计而努力 ** 争取让对象之间的互相依赖降到最低

代码实现

我们考虑这样一个问题:实现一个气象站监测应用。

有三个部分,气象站(获取实际气象数据的装置),weatherData对象(追踪来自气象站的数据,并更新布告板)和布告板(显示目前天气的状况给用户看)

Paste_Image.png

我们要做到的就是建立一个应用,利用weatherdata对象获取数据,并更新三个布告板。 我们对气象站的初步设计图:

Paste_Image.png

根据观察者设计了一个类图,接下来我们实现这个类图。从建立接口开始,

package com.liu.itf;

public interface Subject {
    public void registerObserver(Observers o);
    public void removeObserver(Observers o);
    public void notifyObserver();
}
package com.liu.itf;

public interface Observers {
    public void update(float temp, float humidity, float pressure);
}
package com.liu.itf;

public interface DisplayElement {
    public void display();
}

接下来在weatherdata类中实现Subject接口

package com.liu.model;

import java.util.ArrayList;

import com.liu.itf.Observers;
import com.liu.itf.Subject;

public class WeatherData implements Subject {
    
    private ArrayList<Observers> observers;
    private float temperature;
    private float pressure;
    private float humidity;
    
    public WeatherData() {
        // TODO Auto-generated constructor stub
        observers = new ArrayList<Observers>();
    }
    
    @Override
    public void registerObserver(Observers o) {
        // TODO Auto-generated method stub
        observers.add(o);
    }

    @Override
    public void removeObserver(Observers o) {
        // TODO Auto-generated method stub
        int i = observers.indexOf(o);
        if(i>=0) {
            observers.remove(o);
        }
    }

    @Override
    public void notifyObserver() {
        // TODO Auto-generated method stub
        for(int i=0;i<observers.size();i++) {
            Observers observer = (Observers)observers.get(i);
            observer.update(temperature, humidity, pressure);
        }
    }
    
    public void measurementsChanged() {
        notifyObserver();
    }
    
    public void setMeasurements(float temperature, float humidity,float pressure) {
        this.humidity = humidity;
        this.temperature = temperature;
        this.pressure = pressure;
        measurementsChanged();
    }

}

布告板类作为观察者实现观察者接口和display接口

package com.liu.view;

import com.liu.itf.DisplayElement;
import com.liu.itf.Observers;
import com.liu.itf.Subject;

public class CurrentConditionDisplay implements DisplayElement, Observers {
    
    private float temperature;
    private float pressure;
    private float humidity;
    private Subject weatherData;
    
    public CurrentConditionDisplay(Subject weatherData) {
        this.weatherData = weatherData;
        weatherData.registerObserver(this);
    }
    
    @Override
    public void update(float temp, float humidity, float pressure) {
        // TODO Auto-generated method stub
        this.temperature = temp;
        this.humidity = humidity;
        display();
    }

    @Override
    public void display() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("Current conditions: " + temperature + "F degrees and " + humidity + "% humidity");
    }

}

编写一个测试类:

import com.liu.model.WeatherData;
import com.liu.view.CurrentConditionDisplay;


public class WeatherStation {
    
    public static void main(String[] args) {
        WeatherData weatherData = new WeatherData();
        
        CurrentConditionDisplay currentConditionDisplay = new CurrentConditionDisplay(weatherData);
        
        weatherData.setMeasurements(80, 45, 30.4f);
    }
}

小结

  • 观察者定义了对象之间一对多的关系。
  • 主题用一个共同的接口来更新观察者
  • 观察者和主题之间用松耦合的方式连接,主题不知道观察者的细节,只知道观察者实现了观察者接口

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