设计模式之观察者设计模式

摘要：关键概念理解观察者设计模式中主要区分两个概念观察者指观察者对象，也就是消息的订阅者被观察者指要观察的目标对象，也就是消息的发布者。

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最近补一下设计模式相关的知识，关于观察者设计模式主要从以下几个方面来学习,具体如下：

什么是观察者设计模式

关键概念理解

通知观察者的方式

观察者模式的实现

观察者模式的优缺点

使用场景

下面来一张本节内容的思维导图，具体如下：

观察者模式（Observer）是软件设计模式的一种，定义了对象之间一种一对多的关系，也就是当一个对象数据发生变化时，会通知与之依赖的其他对象，以相应其数据变化，这种当目标对象数据发生变化时，与之对应的观察者对象数据随之发生变化的，具有一对多通知关系的设计模式叫做观察者设计模式。

观察者设计模式中主要区分两个概念：

观察者：指观察者对象，也就是消息的订阅者；

被观察者：指要观察的目标对象，也就是消息的发布者。

当被被观察者数据发生变化时，主要通过两种方式通知观察者，具体如下：

推：消息以类似广播的形式通知观察者，观察者只能被动、无条件接受；

拉：接收到被观察者的通知，可以自主决定获取消息。

下面通过两种方式实现观察者设计模式的实现，具体如下：

手写观察者设计模式

Java API 提供的观察者设计模式 使用 Java API 提供的 Observer 和 Observeable 实现观察者模式

1. 手写观察者模式

首先创建被观察者，具体如下：

/**
 * 观察者要观察的目标对象
 * @author jzman
 */
public abstract class Subject {
    protected ArrayList observerList = new ArrayList<>();
    //表示观察者对目标对象（被观察者）开始观察
    public void registerObserver(Observer obs) {
        observerList.add(obs);
    }
    //表示取消某观察者对目标对象（被观察者）的观察
    public void unRegisterObserver(Observer obs) {
        observerList.remove(obs);
    }
    //当目标对象（被观察者）的状态发生变化时，及时更新观察者的状态
    public void notifyAllObserver(){
        for (Observer observer : observerList) {
            observer.update(this);
        }
    }
}

创建具体的被观察者，具体如下：

/**
 * 具体的目标对象（被观察者）
 * @author jzman
 */
public class ConcreteSubject extends Subject{
        private int state;
        public int getState() {
            return state;
        }
        public void setState(int state) {
            this.state = state;
            //当数据发生变化时通知其他的观察者
            notifyAllObserver();
        }
}

然后，为了统一方便，定义观察者接口，具体如下：

/**
 * 观察者统一接口
 * @author jzman
 */
public interface Observer {
    void update(Subject subject);
}

然后，创建具体的观察者，具体如下：

/**
 * 具体的观察者
 * @author jzman
 */
public class ConcreteObserver implements Observer{
    private int state;
    public int getState() {
        return state;
    }
    public void setState(int state) {
        this.state = state;
    }
    @Override
    public void update(Subject subject) {
        //获取目标对象的数据变化，同时更新当前观察者
        ConcreteSubject concreteSubject = (ConcreteSubject)subject;
        state = concreteSubject.getState();
    }
}

最后，测试观察者设计模式，具体如下：

/**
 * Main
 * @author jzman
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //创建具体的目标对象（被观察者）
        ConcreteSubject concreteSubject = new ConcreteSubject();
        //创建多个具体的观察者
        ConcreteObserver obs1 = new ConcreteObserver();
        ConcreteObserver obs2 = new ConcreteObserver();
        ConcreteObserver obs3 = new ConcreteObserver();
        //让观察者观察目标对象（被观察者）的数据变化
        concreteSubject.observerList.add(obs1);
        concreteSubject.observerList.add(obs2);
        concreteSubject.observerList.add(obs3);
        //改变某个目标对象（被观察者）的数据
        concreteSubject.setState(10);
        //观察者数据是否与被观察者数据变化一致
        System.out.println("观察者obs1:"+obs1.getState());
        System.out.println("观察者obs2:"+obs2.getState());
        System.out.println("观察者obs3:"+obs3.getState());
    }
}

显然，执行结果肯定如下：

观察者obs1:10
观察者obs2:10
观察者obs3:10

通过对目标对象数据的改变，更新了与之相对应的观察者的数据，实现了消息的订阅和发送。

Java API 提供的观察者设计模式主要通过 Observer 和 Observeable 来实现，首先创建一个类继承 Observeable 作为被观察者，具体如下：

/**
 * 被观察者（目标对象）
 * @author jzman
 */
public class ConcreteSubject extends Observable{
    private int state;
    public int getState() {
        return state;
    }
    public void setState(int state) {
        this.state = state;
        //表示数据已经发生变化
        setChanged();
        //具体的目标对象数据变化的时候通知观察者
        notifyObservers(state);
    }
}

然后，创建一个类继承 Observer 作为观察者，具体如下：

/**
 * 观察者
 * @author jzman
 */
public class ConcreteObserver implements Observer{
    private int state;
    public int getState() {
        return state;
    }
    public void setState(int state) {
        this.state = state;
    }
    @Override
    public void update(Observable arg0, Object arg1) {
        ConcreteSubject concreteSubject = (ConcreteSubject) arg0;
        //根据目标对象（被观察者）的数据变化更新当前观察者的数据
        this.state = concreteSubject.getState();
    }
}

最后，测试观察者设计模式，具体如下：

/**
 * 测试观察者设计模式
 * @author jzman
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ConcreteSubject concreteSubject = new ConcreteSubject();
        
        ConcreteObserver obs1 = new ConcreteObserver();
        ConcreteObserver obs2 = new ConcreteObserver();
        ConcreteObserver obs3 = new ConcreteObserver();
        
        concreteSubject.addObserver(obs1);
        concreteSubject.addObserver(obs2);
        concreteSubject.addObserver(obs3);
        
        concreteSubject.setState(100);
        
        System.out.println("观察者obs1:"+obs1.getState());
        System.out.println("观察者obs2:"+obs2.getState());
        System.out.println("观察者obs3:"+obs3.getState());
    }
}

显然，执行结果肯定如下：

观察者obs1:100
观察者obs2:100
观察者obs3:100

优点：观察者与被观察者抽象耦合，可定义一种稳定的消息触发机制。

缺点：如果被观察者有多个间接的观察者，消息的传递将消耗更多时间，如果观察者与被观察者之间循环依赖，最终会导致系统崩溃。

观察者设计模式在开发中使用比较广泛，主要有以下几个场景，具体如下：

如游戏、聊天等过程中消息的从服务端转发给客户端的过程

Android 中的广播机制以及 ListView 中通知数据发生变化时也是观察者设计模式

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