【设计模式笔记】（十）- 观察者模式

1.简述

观察者模式是使用频率非常高的模式了，它定义了对象间一种一对多的依赖关系，使得每当一个对象改变状态，则所有依赖他的对象都会收到通知，并自动刷新。

很明显，说到这里首先就想到了Android中的ListView或者RecyclerView，当数据变化之后，再调用Adapter的notifyDataSetChanged()方法，列表的UI也就刷新了。其实就是使用了观察者模式。

观察者模式.png
  • Observable：抽象被观察者，持有所有注册的观察者对象的引用，提供注册和反注册观察者对象的方法（也就是添加和移除）。
  • ConcreteObservable：具体的被观察者，在内部状态发生改变时，给所有注册过的观察者发出通知
  • Observer：抽象观察者，定义一个抽象的更新方法，再得到被观察者通知时更新自己
  • ConcreteObserver：具体的观察者，实现了具体的更新方法

2.实现

Android开发技术周报，每周会更新一些内容，但是不知道具体的更新时间，又想第一时间阅读更新内容。难道要一直按住F5等它更新么？那估计F5烂了可能都没有更新。其实我们只需要简单的订阅一下就好，当有新的内容更新的时候，会发邮件到你订阅的邮箱中。

上述的例子，Android开发技术周报就是被观察者，我们这些订阅者就是观察者；既然分清角色了，就可以简单的实现这个例子了。

/** 观察者程序员 */
public class Coder implements Observer {

    private final String name;

    public Coder(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void update(String content) {
        System.out.println("收到的更新内容为：" + content);
    }
}

/** 被观察者，android开发者周报 */
public class AndroidWeekly extends Observable {
    private ArrayList<Observer> observers = new ArrayList<>();

    public void sunbscribe(Observer observer){
        if(!observers.contains(observer)){
            observers.add(observer);
        }
    }

    public void unsubscribe(Observer observer){
        observers.remove(observer);
    }

    @Override
    public void notifyObservers(Object obj) {
        observers.forEach(observer -> observer.update("数据更新了"));
    }
}

通过AndroidWeekly的sunbscribe()和unsunbscribe()进行订阅和取消订阅，当AndroidWeekly有新内容发布的时候，调用notifyObservers()方法，所有的订阅者就都能收到更新的通知了。

3.源码中的观察者模式

在java.util包中内置了Observer接口和Observable类，同时Observable类实现了注册和反注册等方法，使用起来方便很多。可见观察者模式是非常重要的.

public class Observable {
    private boolean changed = false;
    private Vector<java.util.Observer> obs;

    public Observable() {
        obs = new Vector<>();
    }

    //注册
    public synchronized void addObserver(Observer o) {
        if (o == null)
            throw new NullPointerException();
        if (!obs.contains(o)) {
            obs.addElement(o);
        }
    }

    //反注册
    public synchronized void deleteObserver(Observer o) {
        obs.removeElement(o);
    }

    //反注册所有观察者
    public synchronized void deleteObservers() {
        obs.removeAllElements();
    }

    //通知更新
    public void notifyObservers() {
        notifyObservers(null);
    }

    //通知更新
    public void notifyObservers(Object arg) {
        Object[] arrLocal;

        synchronized (this) {
            if (!changed)
                return;
            arrLocal = obs.toArray();
            clearChanged();
        }

        for (int i = arrLocal.length-1; i>=0; i--)
            ((Observer)arrLocal[i]).update(this, arg);
    }

    protected synchronized void setChanged() {
        changed = true;
    }

    protected synchronized void clearChanged() {
        changed = false;
    }

    public synchronized boolean hasChanged() {
        return changed;
    }

    public synchronized int countObservers() {
        return obs.size();
    }
}

Observer接口则是比较简单的代码，update()的参数中除了可以传递数据意外，还提供了被观察者的引用对象。

public interface Observer {
    void update(Observable o, Object arg);
}

而在android中使用观察者模式的，最先想到的应该就是adapter.notifyDataSetChanged()方法了吧！首先看看notifyDataSetChanged()方法具体做了什么

//此处只给出了重要的相关代码
public abstract class BaseAdapter implements ListAdapter, SpinnerAdapter {
    //被观察者
    private final DataSetObservable mDataSetObservable = new DataSetObservable();

    //注册观察者
    public void registerDataSetObserver(DataSetObserver observer) {
        mDataSetObservable.registerObserver(observer);
    }

    //反注册观察者
    public void unregisterDataSetObserver(DataSetObserver observer) {
        mDataSetObservable.unregisterObserver(observer);
    }

    //当数据集合变化时，通知所有观察者
    public void notifyDataSetChanged() {
        mDataSetObservable.notifyChanged();
    }
}

可以看到，其实BaseAdapter的notifyDataSetChanged()就是直接调用DataSetObservable的notifyChanged()方法，我们看看DataSetObservable到做了什么

public class DataSetObservable extends Observable<DataSetObserver> {
    /**遍历Observer集合，调用每个观察者的onChanged方法，通知它们被观察者发生变化了*/
    public void notifyChanged() {
        synchronized(mObservers) {
            for (int i = mObservers.size() - 1; i >= 0; i--) {
                mObservers.get(i).onChanged();
            }
        }
    }
    //省略代码...
}

代码还是很简单的，DataSetObservable继承Observable，Observable中实现了注册和反注册相关的方法，这里就不贴代码了。

底层基本明白，让我们往上寻找观察者的来源，会发现在ListView的setAdapter()方法中，通过registerDataSetObserver()方法注册了AdapterDataSetObserver的对象。这里就清楚了，其实观察者就是AdapterDataSetObserver，而AdapterDataSetObserver又是继承了AbsListView父类AdapterView的AdapterDataSetObserver。我们直接去看看它的onChanged()方法到底做了些什么。

class AdapterDataSetObserver extends DataSetObserver {
    private Parcelable mInstanceState = null;

    @Override
    public void onChanged() {
        mDataChanged = true;
        mOldItemCount = mItemCount;
        mItemCount = getAdapter().getCount();

        // Detect the case where a cursor that was previously invalidated has
        // been repopulated with new data.
        if (AdapterView.this.getAdapter().hasStableIds() && mInstanceState != null
                && mOldItemCount == 0 && mItemCount > 0) {
            AdapterView.this.onRestoreInstanceState(mInstanceState);
            mInstanceState = null;
        } else {
            rememberSyncState();
        }
        checkFocus();
        requestLayout();
    }
}

到这里，逻辑就清楚了，当ListView的数据发生变化时，adapter调用notifyDataSetChanged()方法，最终会调用上述的onChanged()方法，使ListView刷新。

ListView的观察者模式，是保持单线程的，也就是UI线程，所以不存在跨线程的情况，而实际应用中，这一点我们无法保证。而在Android中也使用更加复杂的观察者模式，例如：BroadcastReceiver、EventBus、Otto等等

4.总结

观察者模式主要的作用就是对象解耦，将观察者和被观察者完全隔离，只依赖于Observer和Observable，使得原本对象处于松耦合，不会相互影响。

优点

  • 观察者和被观察者之间是抽象耦合
  • 增强系统灵活性，可扩展性

缺点

  • 开发效率额和运行效率，程序中被观察者和观察者往往是一对多的关系，使得开发（调试）等内容会比较复杂，而在同一线程中时，会影响程序的整体效率（可以考虑使用异步解决，同时也需要确保异步不会出现问题）
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