Java设计模式——观察者模式

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模式定义

当对象间存在一对多关系时，则使用观察者模式（Observer Pattern）。比如，当一个对象被修改时，则会自动通知依赖它的对象。观察者模式属于行为型模式。

模式示例

Java本身对观察者模式的实现有良好的支持，被观察者类只要继承java.util.Observable即可，观察者类只要实现java.util.Observer接口即可。下面写一个Demo来描述观察者模式，这个示例如下，一个新闻事件中心，可以能会发生各种事件，有几家报社在新闻事件中心发生事件后，会根据事件做相应的报道，这是典型的一对多关系。

  • 定义被观察者接口，新闻中心实现被观察者接口，支持事件通知、添加或移除报社（观察者）操作；
  • 定义观察者接口，报社要实现该接口，当事件发生时，可以对事件进行响应。
  • 定义客户端来演示

定义被观察者

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/**
 * 被观察者接口
 */
public interface Subject {
    void registerObserver(Observer object);

    void removeObserver(Observer object);

    void notifyObservers();
}

定义观察者接口

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/**
 * 观察者接口
 */
public interface Observer {
    void update(String headlineNews, String sportsNews, String financeNews, String entertainmentNews);
}

定义真正被观察者NewsData，实现Subject接口

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/**
 * 真正的被观察者
 */
public class NewsData implements Subject {
    private String headlineNews;
    private String sportsNews;
    private String financeNews;
    private String entertainmentNews;

    private List observerArrayList;

    public NewsData() {
        observerArrayList = new ArrayList();
    }

    @Override
    public void registerObserver(Observer object) {
        observerArrayList.add(object);
    }

    @Override
    public void removeObserver(Observer object) {
        if (observerArrayList.contains(object)) {
            observerArrayList.remove(object);
        }
    }

    @Override
    public void notifyObservers() {
        for (int i = 0; i < observerArrayList.size(); i++) {
            ((Observer) observerArrayList.get(i)).update(headlineNews, sportsNews, financeNews, entertainmentNews);
        }
    }

    public void updateNews() {
        notifyObservers();
    }

    public String getHeadlineNews() {
        return headlineNews;
    }

    public String getSportsNews() {
        return sportsNews;
    }

    public void setFinanceNews(String financeNews) {
        this.financeNews = financeNews;
    }

    public void setEntertainmentNews(String entertainmentNews) {
        this.entertainmentNews = entertainmentNews;
    }

    public void setHeadlineNews(String headlineNews) {
        this.headlineNews = headlineNews;
    }

    public void setSportsNews(String sportsNews) {
        this.sportsNews = sportsNews;
    }

    public String getFinanceNews() {
        return financeNews;
    }

    public String getEntertainmentNews() {
        return entertainmentNews;
    }
}

定义四家报社（真正的观察者）这四家报社对新闻的关注点不同，可以选择性的报道：

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/**
 * 关注头条、体育和娱乐新闻，不关注财经新闻
 */
public class CccNewsDisplay implements Observer {
    private String headlineNews;
    private String sportsNews;
    private String entertainmentNews;

    @Override
    public void update(String headlineNews, String sportsNews, String financeNews, String entertainmentNews) {
        this.headlineNews = headlineNews;
        this.sportsNews = sportsNews;
        this.entertainmentNews = entertainmentNews;
        display();
    }

    public void display() {
        System.out.println("Ccc headlineNews: " + headlineNews);
        System.out.println("Ccc sportsNews: " + sportsNews);
        System.out.println("Ccc entertainmentNews: " + entertainmentNews);
    }
}
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/**
 * 关注头条、体育和财经新闻，不关注娱乐新闻
 */
public class DnnNewsDisplay implements Observer {
    private String headlineNews;
    private String sportsNews;
    private String financeNews;

    @Override
    public void update(String headlineNews, String sportsNews, String financeNews, String entertainmentNews) {
        this.headlineNews = headlineNews;
        this.sportsNews = sportsNews;
        this.financeNews = financeNews;
        display();
    }

    public void display() {
        System.out.println("Dnn headlineNews: " + headlineNews);
        System.out.println("Dnn sportsNews: " + sportsNews);
        System.out.println("Dnn finaceNews: " + financeNews);
    }
}
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/**
 * 只关注娱乐新闻
 */
public class GuavaDailyNewsDisplay implements Observer {
    private String entertainmentNews;

    @Override
    public void update(String headlineNews, String sportsNews, String financeNews, String entertainmentNews) {
        this.entertainmentNews = entertainmentNews;
        display();
    }

    public void display() {
        System.out.println("GuavaDaily entertainmentNews: " + entertainmentNews);
    }
}
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/**
 * 关注体育和头条
 */
public class YahuNewsDisplay implements Observer {
    private String headlineNews;
    private String sportsNews;

    @Override
    public void update(String headlineNews, String sportsNews, String financeNews, String entertainmentNews) {
        this.headlineNews = headlineNews;
        this.sportsNews = sportsNews;
        display();
    }

    public void display() {
        System.out.println("Yahu headlineNews: " + headlineNews);
        System.out.println("Yahu sportsNews: " + sportsNews);
    }
}

定义客户端，进行新闻播报

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public class NewsStation {

    public static void main(String[] args) {
        NewsData newsData = new NewsData();
        CccNewsDisplay cccNewsDisplay = new CccNewsDisplay();
        DnnNewsDisplay dnnNewsDisplay = new DnnNewsDisplay();
        GuavaDailyNewsDisplay guavaDailyNewsDisplay = new GuavaDailyNewsDisplay();
        YahuNewsDisplay yahuNewsDisplay = new YahuNewsDisplay();

        newsData.registerObserver(cccNewsDisplay);
        newsData.registerObserver(dnnNewsDisplay);
        newsData.registerObserver(guavaDailyNewsDisplay);
        newsData.registerObserver(yahuNewsDisplay);

        newsData.setHeadlineNews("'Big objects found' in AirAsia hunt");
        newsData.setFinanceNews("US shares barely budge in 2015");
        newsData.setEntertainmentNews("Bono guitar fears after bike crash");
        newsData.setSportsNews("World Tennis Championship: Andy Murray beats Rafael Nadal");

        newsData.updateNews();

    }

}

输出结果

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Ccc headlineNews: 'Big objects found' in AirAsia hunt
Ccc sportsNews: World Tennis Championship: Andy Murray beats Rafael Nadal
Ccc entertainmentNews: Bono guitar fears after bike crash
Dnn headlineNews: 'Big objects found' in AirAsia hunt
Dnn sportsNews: World Tennis Championship: Andy Murray beats Rafael Nadal
Dnn finaceNews: US shares barely budge in 2015
GuavaDaily entertainmentNews: Bono guitar fears after bike crash
Yahu headlineNews: 'Big objects found' in AirAsia hunt
Yahu sportsNews: World Tennis Championship: Andy Murray beats Rafael Nadal

模式总结

一个对象（目标对象）的状态发生改变，所有的依赖对象（观察者对象）都将得到通知，进行广播通知。观察者和被观察者是抽象耦合的，被观察者持有一个观察者列表，在自身发生变化时，遍历该列表逐一通知。

观察者模式主要解决，一个对象状态改变给其他对象通知的问题，而且要考虑到易用和低耦合，保证高度的协作。

优缺点

  • 优点
    1. 观察者和被观察者是抽象耦合的。
    2. 建立一套触发机制。
  • 缺点
    1. 如果一个被观察者对象有很多的直接和间接的观察者的话，将所有的观察者都通知到会花费很多时间；
    2. 可能产生循环依赖的问题，如观察者和被观察者间可能存在循环依赖的问题（EventBus使用时就会产生这种问题）
    3. 观察者模式只能告诉观察者被观察者发生了变化，但不能说明具体发生了什么变化。

使用场景

  • 一个抽象模型有两个方面，其中一个方面依赖于另一个方面。将这些方面封装在独立的对象中使它们可以各自独立地改变和复用。
  • 一个对象的改变将导致其他一个或多个对象也发生改变，而不知道具体有多少对象将发生改变，可以降低对象之间的耦合度。
  • 一个对象必须通知其他对象，而并不知道这些对象是谁。
  • 需要在系统中创建一个触发链，A对象的行为将影响B对象，B对象的行为将影响C对象……，可以使用观察者模式创建一种链式触发机制。

注意事项

  1. JAVA 中已经有了对观察者模式的支持类。
  2. 避免循环引用。
  3. 如果顺序执行，某一观察者错误会导致系统卡壳，一般采用异步方式。