观察者模式
观察者模式定义了一种一对多
的依赖关系,让多个观察者对象同时监听某一给主题对象。这个主题对象在状态发生变化时候,会通知所有观察者对象,使他们能够自动更新自己。这种模式适用于任何需要在对象间建立一种通知机制的场景,比如事件监听、消息订阅等。
类图
主要角色
观察者模式主要包括以下几个角色:
- 主题(Subject):也称为被观察者,维护一个观察者列表,提供方法增加和删除观察者,以及在状态变化时通知所有观察者。
- 观察者(Observer):定义一个更新接口,用于接收主题的通知。
- 具体主题(ConcreteSubject):实现主题接口,维护具体的状态信息,并在状态改变时通知所有注册的观察者。
- 具体观察者(ConcreteObserver):实现观察者接口,在接收到通知时更新自身状态。
优缺点
优点
- 解耦:观察者模式将观察者和被观察者解耦,使得它们可以独立变化。都依赖于抽象,不依赖于具体。
- 灵活性:可以在运行时动态增加和移除观察者。
- 扩展性:符合开闭原则,可以很方便地扩展具体的观察者和主题。
缺点
- 复杂性增加:如果观察者和被观察者之间的依赖关系过多,可能会导致系统复杂性增加。
- 通知开销:如果观察者较多,通知所有观察者可能会消耗较多资源,影响性能。
使用场景
观察者模式的典型使用场景包括:
分布式系统中的通知机制
消息队列、事件驱动架构
Java 标准库中的 java.util.Observer
和 java.util.Observable
虽然在 Java 9 中被弃用,但在许多遗留代码中依然可以看到其使用。
GUI 框架
Swing 中的事件处理机制。
JavaBeans
属性更改事件监听。
Spring 框架
事件发布与监听机制。
适用场景《大话设计模式》
- 当一个对象的改变需要同时改变其他对象的时候,而且她并不知道具体有多少对象有待改变时
示例
java
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
// 观察者接口
interface Observer {
void update(float temperature, float humidity, float pressure);
}
// 主题接口
interface Subject {
void registerObserver(Observer o);
void removeObserver(Observer o);
void notifyObservers();
}
// 具体主题:天气数据
class WeatherData implements Subject {
private List<Observer> observers;
private float temperature;
private float humidity;
private float pressure;
public WeatherData() {
observers = new ArrayList<>();
}
@Override
public void registerObserver(Observer o) {
observers.add(o);
}
@Override
public void removeObserver(Observer o) {
observers.remove(o);
}
@Override
public void notifyObservers() {
for (Observer observer : observers) {
observer.update(temperature, humidity, pressure);
}
}
public void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure) {
this.temperature = temperature;
this.humidity = humidity;
this.pressure = pressure;
measurementsChanged();
}
public void measurementsChanged() {
notifyObservers();
}
}
// 具体观察者:当前状况显示
class CurrentConditionsDisplay implements Observer {
private float temperature;
private float humidity;
private Subject weatherData;
public CurrentConditionsDisplay(Subject weatherData) {
this.weatherData = weatherData;
weatherData.registerObserver(this);
}
@Override
public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {
this.temperature = temperature;
this.humidity = humidity;
display();
}
public void display() {
System.out.println("Current conditions: " + temperature + "F degrees and " + humidity + "% humidity");
}
}
// 测试观察者模式
public class ObserverPatternDemo {
public static void main(String[] args) {
WeatherData weatherData = new WeatherData();
CurrentConditionsDisplay currentDisplay = new CurrentConditionsDisplay(weatherData);
weatherData.setMeasurements(80, 65, 30.4f);
weatherData.setMeasurements(82, 70, 29.2f);
weatherData.setMeasurements(78, 90, 29.2f);
}
}