通俗易懂系列 | 设计模式（七）：观察者模式

介绍

观察者模式是行为设计模式之一。当您对对象的状态感兴趣并但愿在有任何更改时收到通知时，观察者设计模式很是有用。在观察者模式中，监视另外一个对象状态的对象称为Observer，正在被监视的对象称为Subject。

根据GoF，观察者设计模式的意图是;

定义对象之间的一对多依赖关系，以便当一个对象更改状态时，将自动通知和更新其全部依赖项。

Subject包含一个观察者列表，用于通知其状态的任何变化，所以它应该提供观察者能够注册和注销本身的方法。Subject还包含一种方法，用于通知全部观察者任何更改，而且能够在通知观察者时发送更新，或者它能够提供另外一种方法来获取更新。

Observer应该有一个方法来设置要监视的对象，以及Subject将使用的另外一个方法来通知它们任何更新。
Java提供了内置平台，用于经过java.util.Observable类和java.util.Observer接口实现Observer模式。可是它没有被普遍使用，由于实现很是简单，而且大多数时候咱们不但愿最终扩展类只是为了实现Observer模式，由于java不在类中提供多重继承。

Java消息服务（JMS）使用Observer设计模式以及Mediator模式，容许应用程序订阅数据并将数据发布到其余应用程序。

模型 - 视图 - 控制器（MVC）框架也使用Observer模式，其中Model是Subject，而Views是观察者，能够注册以得到对模型的任何更改的通知。

观察者模式Java示例

对于咱们的观察者模式java程序示例，咱们将实现一个简单的Subject，观察者能够注册到这个Subject。每当有任何新消息发布到Subject时，将通知全部寄存器观察者而且他们可使用该消息。

根据Subject的要求，这里是基础Subject接口，它定义了由任何具体Subject实现的契约方法。

package com.journaldev.design.observer;

public interface Subject {

    //methods to register and unregister observers
    public void register(Observer obj);
    public void unregister(Observer obj);
    
    //method to notify observers of change
    public void notifyObservers();
    
    //method to get updates from subject
    public Object getUpdate(Observer obj);
    
}

接下来咱们将为Observer建立契约，将有一个方法将Subject附加到观察者，以及Subject要用来通知任何更改的另外一个方法。

package com.journaldev.design.observer;

public interface Observer {
    
    //method to update the observer, used by subject
    public void update();
    
    //attach with subject to observe
    public void setSubject(Subject sub);
}

如今咱们的契约准备好了，让咱们继续咱们Subject的具体实施。

package com.journaldev.design.observer;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class MyTopic implements Subject {

    private List<Observer> observers;
    private String message;
    private boolean changed;
    private final Object MUTEX= new Object();
    
    public MyTopic(){
        this.observers=new ArrayList<>();
    }
    @Override
    public void register(Observer obj) {
        if(obj == null) throw new NullPointerException("Null Observer");
        synchronized (MUTEX) {
        if(!observers.contains(obj)) observers.add(obj);
        }
    }

    @Override
    public void unregister(Observer obj) {
        synchronized (MUTEX) {
        observers.remove(obj);
        }
    }

    @Override
    public void notifyObservers() {
        List<Observer> observersLocal = null;
        //synchronization is used to make sure any observer registered after message is received is not notified
        synchronized (MUTEX) {
            if (!changed)
                return;
            observersLocal = new ArrayList<>(this.observers);
            this.changed=false;
        }
        for (Observer obj : observersLocal) {
            obj.update();
        }

    }

    @Override
    public Object getUpdate(Observer obj) {
        return this.message;
    }
    
    //method to post message to the topic
    public void postMessage(String msg){
        System.out.println("Message Posted to Topic:"+msg);
        this.message=msg;
        this.changed=true;
        notifyObservers();
    }

}

注册和取消注册观察者的方法实现很是简单，额外的方法是postMessage()，户端应用程序将使用它将String消息发布到主题。请注意布尔变量，以跟踪主题状态的变化并用于通知观察者。此变量是必需的，所以若是没有更新而且某人调用notifyObservers()，则它不会向观察者发送错误通知。

还要注意在notifyObservers()方法中使用同步，以确保仅将通知发送给在将消息发布到主题以前注册的观察者。

如下是将观察主题的观察者的实施。

package com.journaldev.design.observer;

public class MyTopicSubscriber implements Observer {
    
    private String name;
    private Subject topic;
    
    public MyTopicSubscriber(String nm){
        this.name=nm;
    }
    @Override
    public void update() {
        String msg = (String) topic.getUpdate(this);
        if(msg == null){
            System.out.println(name+":: No new message");
        }else
        System.out.println(name+":: Consuming message::"+msg);
    }

    @Override
    public void setSubject(Subject sub) {
        this.topic=sub;
    }

}

注意update()方法的实现，它调用Subject getUpdate()方法来获取要使用的消息。咱们能够经过将message做为参数传递给update()方法来避免这种调用。

这是一个简单的测试程序，用于使用咱们的Subject主题实现。

package com.journaldev.design.observer;

public class ObserverPatternTest {

    public static void main(String[] args) {
        //create subject
        MyTopic topic = new MyTopic();
        
        //create observers
        Observer obj1 = new MyTopicSubscriber("Obj1");
        Observer obj2 = new MyTopicSubscriber("Obj2");
        Observer obj3 = new MyTopicSubscriber("Obj3");
        
        //register observers to the subject
        topic.register(obj1);
        topic.register(obj2);
        topic.register(obj3);
        
        //attach observer to subject
        obj1.setSubject(topic);
        obj2.setSubject(topic);
        obj3.setSubject(topic);
        
        //check if any update is available
        obj1.update();
        
        //now send message to subject
        topic.postMessage("New Message");
    }

}

当咱们运行上面的程序时，咱们获得如下输出。

Obj1:: No new message
Message Posted to Topic:New Message
Obj1:: Consuming message::New Message
Obj2:: Consuming message::New Message
Obj3:: Consuming message::New Message

Java观察者模式类图

观察者设计模式也称为发布 - 订阅模式。其中一些实现是：

• Swing中的java.util.EventListener
• javax.servlet.http.HttpSessionBindingListener
• javax.servlet.http.HttpSessionAttributeListener
• java.util.Observer
• java.util.EventListener
• javax.servlet.http.HttpSessionBindingListener

适用场景：

在如下任何一种状况下使用Observer模式

• 在一个对象中进行更改会致使其余对象发生更改
• 当抽象有两个方面时，一个依赖于另外一个。将这些方面封装在单独的对象中可以让您独立地改变和重用它们。
• 当一个对象的更改须要更改其余对象时，您不知道须要更改多少个对象。
• 当一个对象应该可以通知其余对象而不假设这些对象是谁。换句话说，您不但愿这些对象紧密耦合。

这就是java中的Observer设计模式，我但愿你喜欢它。与评论分享您的爱，并与他人分享。
翻译于：observer-design-pattern-in-java