Java通俗易懂系列设计模式之观察者模式
作者：JaJian
介绍
观察者模式是行为设计模式之一。当您对对象的状态感兴趣并希望在有任何更改时收到通知时，观察者设计模式非常有用。在观察者模式中，监视另一个对象状态的对象称为Observer，正在被监视的对象称为Subject。
根据GoF，观察者设计模式的意图是;
定义对象之间的一对多依赖关系，以便当一个对象更改状态时，将自动通知和更新其所有依赖项。
Subject包含一个观察者列表，用于通知其状态的任何变化，因此它应该提供观察者可以注册和注销自己的方法。Subject还包含一种方法，用于通知所有观察者任何更改，并且可以在通知观察者时发送更新，或者它可以提供另一种方法来获取更新。
Observer应该有一个方法来设置要监视的对象，以及Subject将使用的另一个方法来通知它们任何更新。
Java提供了内置平台，用于通过java.util.Observable类和java.util.Observer接口实现Observer模式。但是它没有被广泛使用，因为实现非常简单，并且大多数时候我们不希望最终扩展类只是为了实现Observer模式，因为java不在类中提供多重继承。
Java消息服务（JMS）使用Observer设计模式以及Mediator模式，允许应用程序订阅数据并将数据发布到其他应用程序。
模型 - 视图 - 控制器（MVC）框架也使用Observer模式，其中Model是Subject，而Views是观察者，可以注册以获得对模型的任何更改的通知。
观察者模式Java示例
对于我们的观察者模式java程序示例，我们将实现一个简单的Subject，观察者可以注册到这个Subject。每当有任何新消息发布到Subject时，将通知所有寄存器观察者并且他们可以使用该消息。
根据Subject的要求，这里是基础Subject接口，它定义了由任何具体Subject实现的契约方法。
package com.journaldev.design.observer;
public interface Subject {
//methods to register and unregister observers
public void register(Observer obj);
public void unregister(Observer obj);
//method to notify observers of change
public void notifyObservers();
//method to get updates from subject
public Object getUpdate(Observer obj);
}
接下来我们将为Observer创建契约，将有一个方法将Subject附加到观察者，以及Subject要用来通知任何更改的另一个方法。
package com.journaldev.design.observer;
public interface Observer {
//method to update the observer, used by subject
public void update();
//attach with subject to observe
public void setSubject(Subject sub);
}
现在我们的契约准备好了，让我们继续我们Subject的具体实施。
package com.journaldev.design.observer;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class MyTopic implements Subject {
private List<Observer> observers;
private String message;
private boolean changed;
private final Object MUTEX= new Object();
public MyTopic(){
this.observers=new ArrayList<>();
}
@Override
public void register(Observer obj) {
if(obj == null) throw new NullPointerException("Null Observer");
synchronized (MUTEX) {
if(!observers.contains(obj)) observers.add(obj);
}
}
@Override
public void unregister(Observer obj) {
synchronized (MUTEX) {
observers.remove(obj);
}
}
@Override
public void notifyObservers() {
List<Observer> observersLocal = null;
//synchronization is used to make sure any observer registered after message is received is not notified
synchronized (MUTEX) {
if (!changed)
return;
observersLocal = new ArrayList<>(this.observers);
this.changed=false;
}
for (Observer obj : observersLocal) {
obj.update();
}
}
@Override
public Object getUpdate(Observer obj) {
return this.message;
}
//method to post message to the topic
public void postMessage(String msg){
System.out.println("Message Posted to Topic:"+msg);
this.message=msg;
this.changed=true;
notifyObservers();
}
}
注册和取消注册观察者的方法实现非常简单，额外的方法是postMessage()，户端应用程序将使用它将String消息发布到主题。请注意布尔变量，以跟踪主题状态的变化并用于通知观察者。此变量是必需的，因此如果没有更新并且某人调用notifyObservers()，则它不会向观察者发送错误通知。
还要注意在notifyObservers()方法中使用同步，以确保仅将通知发送给在将消息发布到主题之前注册的观察者。
以下是将观察主题的观察者的实施。
package com.journaldev.design.observer;
public class MyTopicSubscriber implements Observer {
private String name;
private Subject topic;
public MyTopicSubscriber(String nm){
this.name=nm;
}
@Override
public void update() {
String msg = (String) topic.getUpdate(this);
if(msg == null){
System.out.println(name+":: No new message");
}else
System.out.println(name+":: Consuming message::"+msg);
}
@Override
public void setSubject(Subject sub) {
this.topic=sub;
}
}
注意update()方法的实现，它调用Subject getUpdate()方法来获取要使用的消息。我们可以通过将message作为参数传递给update()方法来避免这种调用。
这是一个简单的测试程序，用于使用我们的Subject主题实现。
package com.journaldev.design.observer;
public class ObserverPatternTest {
public static void main(String[] args) {
//create subject
MyTopic topic = new MyTopic();
//create observers
Observer obj1 = new MyTopicSubscriber("Obj1");
Observer obj2 = new MyTopicSubscriber("Obj2");
Observer obj3 = new MyTopicSubscriber("Obj3");
//register observers to the subject
topic.register(obj1);
topic.register(obj2);
topic.register(obj3);
//attach observer to subject
obj1.setSubject(topic);
obj2.setSubject(topic);
obj3.setSubject(topic);
//check if any update is available
obj1.update();
//now send message to subject
topic.postMessage("New Message");
}
}
当我们运行上面的程序时，我们得到以下输出。
Obj1:: No new message
Message Posted to Topic:New Message
Obj1:: Consuming message::New Message
Obj2:: Consuming message::New Message
Java观察者模式类图
观察者设计模式也称为发布 - 订阅模式。其中一些实现是：
- Swing中的java.util.EventListener
- javax.servlet.http.HttpSessionBindingListener
- javax.servlet.http.HttpSessionAttributeListener
- java.util.Observerjava.util.EventListener
- javax.servlet.http.HttpSessionBindingListener
适用场景
在以下任何一种情况下使用Observer模式
- 在一个对象中进行更改会导致其他对象发生更改
- 当抽象有两个方面时，一个依赖于另一个。将这些方面封装在单独的对象中可让您独立地改变和重用它们。
- 当一个对象的更改需要更改其他对象时，您不知道需要更改多少个对象。
- 当一个对象应该能够通知其他对象而不假设这些对象是谁。换句话说，您不希望这些对象紧密耦合。
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