Java设计模式之观察者模式解析

2023-09-19 09:31:39 作者：小成同学_

这篇文章主要介绍了Java设计模式之观察者模式解析,观察者模式,又被称为发布/订阅模式,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,使他们能够自动更新自己,需要的朋友可以参考下

概述

定义

观察者模式，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，使他们能够自动更新自己。

结构

观察者模式 (Observer Pattern) 中有如下角色：

Subject：抽象主题（抽象被观察者），抽象主题角色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（具体被观察者），该角色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，是观察者的抽象类，它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。
ConcrereObserver：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。

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的话，它就会推送给关注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（主题角色），有多个的微信用户关注了程序猿这个公众号。

类图如下：

代码如下：

抽象观察者类，里面定义一个更新的方法

public interface Observer {
    void update(String message);
}

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);
    }
}

抽象主题类（被观察者），提供了 attach、detach、notify 三个方法

public interface Subject {
    // 增加订阅者（观察者对象）
    public void attach(Observer observer);
    // 删除订阅者（观察者对象）
    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类（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

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) {
        // 1.创建公众号对象
        SubscriptionSubject mSubscriptionSubject = new SubscriptionSubject();
        // 2.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");
        // 3.订阅公众号
        mSubscriptionSubject.attach(user1);
        mSubscriptionSubject.attach(user2);
        mSubscriptionSubject.attach(user3);
        // 4.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");
    }
}

输出

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

优缺点

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】

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

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。

JDK中提供的实现-Observable/Observer

在 Java 中，通过 java.util.Observable(抽象主题角色类) 和 java.util.Observer(抽象观察角色接口) 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。

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。

private Vector<Observer> obs;
// 在无参构造方法中赋值
public Observable() {
    obs = new Vector<>();
}

下面来介绍它最重要的 3 个方法。

void addObserver(Observer o) 方法：用于将新的观察者对象添加到集合中。

public synchronized void addObserver(Observer o) {
    if (o == null)
        throw new NullPointerException();
    // 如果不存在则添加到集合中
    if (!obs.contains(o)) {
        obs.addElement(o);
    }
}

void notifyObservers(Object arg) 方法：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。

public void notifyObservers() {
    notifyObservers(null);
}
			||
            \/
public void notifyObservers(Object arg) {
    Object[] arrLocal;
    synchronized (this) {
        // 只有changed为true才可以执行到下面的for循环
        if (!changed)
            return;
        // 集合转数组
        arrLocal = obs.toArray();
        // 这个方法会将changed置为false 因为即将进行通知
        clearChanged();
    }
	// 倒序遍历数组 所以这就是为什么越晚加入集合的观察者越先得到通知
    for (int i = arrLocal.length-1; i>=0; i--)
        // 逐一通知观察者（调用update方法）
        ((Observer)arrLocal[i]).update(this, arg);
}

void setChange() 方法：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。

protected synchronized void setChanged() {
    changed = true;
}

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

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，调用通知的方法 才会执行观察者的update方法
        super.notifyObservers();
    }
}

警察是一个观察者，所以需要让其实现 Observer 接口

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(this.getName() + "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（订阅）
        t.addObserver(p);
        // 小偷偷东西（发布）
        t.steal();
    }
}

输出

小偷：我偷东西了，有没有人来抓我！！！
小李警察：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！！！

到此这篇关于Java设计模式之观察者模式解析的文章就介绍到这了,更多相关Java观察者模式内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！