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观察者模式
观察者模式是一种行为型设计模式，它定义了一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，其所有依赖者都会收到通知并自动更新。
当对象间存在一对多关系时，则使用观察者模式（Observer Pattern）。比如，当一个对象被修改时，则会自动通知依赖它的对象。观察者模式属于行为型模式。
介绍
意图
创建了对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象状态改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。。
主要解决的问题
- 观察者模式解决的是一个对象状态改变时，如何自动通知其他依赖对象的问题，同时保持对象间的低耦合和高协作性。
使用场景
- 当一个对象的状态变化需要同时更新其他对象时。
实现方式
- 定义观察者接口：包含一个更新方法。
- 创建具体观察者：实现观察者接口，定义接收到通知时的行为。
- 定义主题接口：包含添加、删除和通知观察者的方法。
- 创建具体主题：实现主题接口，管理观察者列表，并在状态改变时通知它们。
关键代码
- 观察者列表：在主题中维护一个观察者列表。
应用实例
- 拍卖系统：拍卖师作为主题，竞价者作为观察者，拍卖价格更新时通知所有竞价者。
- 西游记故事：菩萨洒水作为状态改变，老乌龟作为观察者，观察到这一变化。
优点
- 抽象耦合：观察者和主题之间是抽象耦合的。
- 触发机制：建立了一套状态改变时的触发和通知机制。
缺点
- 性能问题：如果观察者众多，通知过程可能耗时。
- 循环依赖：可能导致循环调用和系统崩溃。
- 缺乏变化详情：观察者不知道主题如何变化，只知道变化发生。
使用建议
- 在需要降低对象间耦合度，并且对象状态变化需要触发其他对象变化时使用。
- 考虑使用Java内置的观察者模式支持类，如
java.util.Observable和java.util.Observer。
注意事项
- 避免循环引用：注意观察者和主题之间的依赖关系，避免循环引用。
- 异步执行：考虑使用异步通知避免单点故障导致整个系统卡壳。
结构
观察者模式包含以下几个核心角色：
- 主题（Subject）：也称为被观察者或可观察者，它是具有状态的对象，并维护着一个观察者列表。主题提供了添加、删除和通知观察者的方法。
- 观察者（Observer）：观察者是接收主题通知的对象。观察者需要实现一个更新方法，当收到主题的通知时，调用该方法进行更新操作。
- 具体主题（Concrete Subject）：具体主题是主题的具体实现类。它维护着观察者列表，并在状态发生改变时通知观察者。
- 具体观察者（Concrete Observer）：具体观察者是观察者的具体实现类。它实现了更新方法，定义了在收到主题通知时需要执行的具体操作。
观察者模式通过将主题和观察者解耦，实现了对象之间的松耦合。当主题的状态发生改变时，所有依赖于它的观察者都会收到通知并进行相应的更新。
实现
观察者模式使用三个类 Subject、Observer 和 Client。Subject 对象带有绑定观察者到 Client 对象和从 Client 对象解绑观察者的方法。我们创建 Subject 类、Observer 抽象类和扩展了抽象类 Observer 的实体类。
ObserverPatternDemo，我们的演示类使用 Subject 和实体类对象来演示观察者模式。
步骤 1
创建 Subject 类。
Subject.java
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Subject {
private List<Observer> observers
= new ArrayList<Observer>();
private int state;
public int getState() {
return state;
}
public void setState(int state) {
this.state = state;
notifyAllObservers();
}
public void attach(Observer observer){
observers.add(observer);
}
public void notifyAllObservers(){
for (Observer observer : observers) {
observer.update();
}
}
}
步骤 2
创建 Observer 类。
Observer.java
public abstract class Observer {
protected Subject subject;
public abstract void update();
}
步骤 3
创建实体观察者类。
BinaryObserver.java
public class BinaryObserver extends Observer{
public BinaryObserver(Subject subject){
this.subject = subject;
this.subject.attach(this);
}
@Override
public void update() {
System.out.println( "Binary String: "
+ Integer.toBinaryString( subject.getState() ) );
}
}
OctalObserver.java
public class OctalObserver extends Observer{
public OctalObserver(Subject subject){
this.subject = subject;
this.subject.attach(this);
}
@Override
public void update() {
System.out.println( "Octal String: "
+ Integer.toOctalString( subject.getState() ) );
}
}
HexaObserver.java
public class HexaObserver extends Observer{
public HexaObserver(Subject subject){
this.subject = subject;
this.subject.attach(this);
}
@Override
public void update() {
System.out.println( "Hex String: "
+ Integer.toHexString( subject.getState() ).toUpperCase() );
}
}
步骤 4
使用 Subject 和实体观察者对象。
ObserverPatternDemo.java
public class ObserverPatternDemo {
public static void main(String[] args) {
Subject subject = new Subject();
new HexaObserver(subject);
new OctalObserver(subject);
new BinaryObserver(subject);
System.out.println("First state change: 15");
subject.setState(15);
System.out.println("Second state change: 10");
subject.setState(10);
}
}
步骤 5
执行程序，输出结果：
First state change: 15 Hex String: F Octal String: 17 Binary String: 1111 Second state change: 10 Hex String: A Octal String: 12 Binary String: 1010