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:
什么是观察者设计模式
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。
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。
通知观察者的方式
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。
观察者模式的实现
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<Observer> 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。
2. Java API 提供的观察者设计模式
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
观察者模式的优缺点
- 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。
使用场景
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
- 订阅类相关的系统,如当订阅的主题有更新,订阅者就会同步订阅的文章。