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

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);
    }
}