设计模式之观察者模式（Observer Pattern）

Love The Way You Lie 2023-07-16 12:59 5阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *  一、观察者模式的定义与优缺点
     *   *  1.1、定义：
         *  1.2、优点：
         *  1.3、缺点：
     *  二、观察者模式的角色和UML类图
     *   *  2.1、主要角色
         *  2.2、UML类图
     *  三、第三方接入气象站的示例
     *   *  3.1、示例的UML类图
         *  3.2、代码：
         *   *  3.2.1、观察者接口： Observer
             *  3.2.2、具体观察者：ObserverForBaidu、ObserverForQQ
             *  3.2.3、目标接口： Subject
             *  3.2.4、具体目标类：SubjectForWeather
             *  3.2.5、Client
     *  四、观察者模式在 JDK 的使用
     *   *  4.1、Observable 使用示例

## 一、观察者模式的定义与优缺点 ##

### 1.1、定义： ###

多个对象间存在一对多的依赖关系，当目标对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。

涉及到两个关键角色：

*  `Subject` ：主题，被依赖的对象、一的一方、目标对象。
 *  `Observer`：观察者，依赖的对象，多的一方、观察者对象 。

`Subject` 发生变化时，会通知 `Observer` 。

观察者模式有时又称作 `发布-订阅模式` 、`模型-视图模式` 。

观察者模式是一种对象行为型模式。

### 1.2、优点： ###

1.  降低了目标与观察者之间的耦合关系，两者之间是抽象耦合关系。
2.  目标与观察者之间建立了一套触发机制。

### 1.3、缺点： ###

1.  目标与观察者之间的依赖关系并没有完全解除，而且有可能出现循环引用。
2.  当观察者对象很多时，通知的发布会花费很多时间，影响程序的效率。

## 二、观察者模式的角色和UML类图 ##

观察者模式要注意 `Subject` 和 `Observer` 之间不能直接调用，否则将使两者之间紧密耦合起来，这违反了面向对象的设计原则。

### 2.1、主要角色 ###

1.  `Subject`（抽象主题、抽象目标类）：它提供了一个用于保存 `Observer` 的集合和增加、删除 `Observer` 的方法，以及通知所有 `Observer` 的notify 方法。
2.  `ConcreteSubject`（具体主题、具体目标类）：它实现`Subject` 中的方法，当内部状态发生改变时，通知所有注册过的`ConcreteObserver` 。
3.  `Observer`（抽象观察者）：它是一个抽象类或接口，它包含了一个更新自己的抽象方法。
4.  `ConcreteObserver`（具体观察者）：实现 `Observer`中定义的方法，当得到`ConcreteSubject`的更改通知时更新自身的状态。

### 2.2、UML类图 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3hpYW9qaW4yMWNlbg_size_16_color_FFFFFF_t_70]

**注意事项：**

`notifyObs()` 通知所有观察者，千万别定义为 `notify()`。因为在 java 中，`notify()` 是多线程中用于唤醒线程。java中所有的对象默认都有 `notify()` 。

## 三、第三方接入气象站的示例 ##

需求是第三方（如百度、QQ等）接入气象站，获取天气数据。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3hpYW9qaW4yMWNlbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

### 3.1、示例的UML类图 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3hpYW9qaW4yMWNlbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

### 3.2、代码： ###

#### 3.2.1、观察者接口： Observer ####

/** * 观察者接口 */
    public interface Observer { 
    
    	public void update(float temperature, float pressure, float humidity);
    }

#### 3.2.2、具体观察者：ObserverForBaidu、ObserverForQQ ####

/** * 具体观察者 */
    public class ObserverForBaidu implements Observer { 
    
    	// 温度，气压，湿度
    	private float temperature;
    	private float pressure;
    	private float humidity;
    	
    
    	/** * 更新 天气情况，是由 WeatherData 来调用，我使用推送模式 */
    	public void update(float temperature, float pressure, float humidity) { 
    		this.temperature = temperature;
    		this.pressure = pressure;
    		this.humidity = humidity;
    		
    		display();
    	}
    
    	// 显示
    	public void display() { 
    		System.out.println("==========百度网站=================");
    		System.out.println("当前温度: " + temperature + " ℃");
    		System.out.println("当前气压: " + pressure + " hPa");
    		System.out.println("当前湿度: " + humidity + " %");
    	}
    }
    
    
    
    public class ObserverForQQ implements Observer { 
    
    	// 温度，气压，湿度
    	private float temperature;
    	private float pressure;
    	private float humidity;
    
    	/** * 更新 天气情况，是由 WeatherData 来调用，我使用推送模式 */
    	public void update(float temperature, float pressure, float humidity) { 
    		this.temperature = temperature;
    		this.pressure = pressure;
    		this.humidity = humidity;
    		display();
    	}
    
    	/** * 显示 */
    	public void display() { 
    		System.out.println("==========腾讯网站=================");
    		System.out.println("当前温度: " + temperature + " ℃");
    		System.out.println("当前气压: " + pressure + " hPa");
    		System.out.println("当前湿度: " + humidity + " %");
    	}
    }

#### 3.2.3、目标接口： Subject ####

/** * 主题、目标接口 */
    public interface Subject { 
    
    	public void registerObserver(Observer o);
    
    	public void removeObserver(Observer o);
    
    	public void notifyObservers();
    }

#### 3.2.4、具体目标类：SubjectForWeather ####

import java.util.ArrayList;
    
    /** * 具体主题、具体目标类 * * <pre> * 1. 包含最新的天气情况信息 * 2. 含有 观察者集合，使用ArrayList管理 * 3. 当数据有更新时，就主动的调用 ArrayList, 通知所有的（接入方）就看到最新的信息 * </pre> */
    public class SubjectForWeather implements Subject { 
    
    	private float temperatrue;
    	private float pressure;
    	private float humidity;
    
    	/** 观察者集合 */
    	private ArrayList<Observer> observerList;
    
    	public SubjectForWeather() { 
    		observerList = new ArrayList<Observer>();
    	}
    
    	// 当数据有更新时，就调用 setData
    	public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) { 
    		this.temperatrue = temperature;
    		this.pressure = pressure;
    		this.humidity = humidity;
    
    		// 将最新的信息 推送给 接入方 currentConditions
    		notifyObservers();
    	}
    
    	// 添加一个观察者
    	@Override
    	public void registerObserver(Observer o) { 
    		observerList.add(o);
    	}
    
    	// 移除一个观察者
    	@Override
    	public void removeObserver(Observer o) { 
    		if (observerList.contains(o)) { 
    			observerList.remove(o);
    		}
    	}
    
    	// 遍历所有的观察者，并通知
    	@Override
    	public void notifyObservers() { 
    		for (int i = 0; i < observerList.size(); i++) { 
    			observerList.get(i).update(this.temperatrue, this.pressure, this.humidity);
    		}
    	}
    }

#### 3.2.5、Client ####

public class Client { 
    
    	public static void main(String[] args) { 		
    		
    		//创建一个WeatherData
    		SubjectForWeather weather = new SubjectForWeather();
    		
    		//创建观察者
    		ObserverForQQ qq = new ObserverForQQ();
    		ObserverForBaidu baidu = new ObserverForBaidu();
    		
    		//注册到weatherData
    		weather.registerObserver(qq);
    		weather.registerObserver(baidu);
    		
    		//测试
    		System.out.println("通知各个门户网站的观察者, 看看信息");
    		weather.setData(10f, 100f, 30.3f);
    		
    		// QQ 网站删除
    		weather.removeObserver(qq);
    		
    		//测试
    		System.out.println();
    		System.out.println("通知各个门户网站的观察者, 看看信息");
    		weather.setData(10f, 100f, 30.3f);
    	}
    }

运行结果：

通知各个门户网站的观察者, 看看信息
    ==========腾讯网站=================
    当前温度: 10.0 ℃
    当前气压: 100.0 hPa
    当前湿度: 30.3 %
    ==========百度网站=================
    当前温度: 10.0 ℃
    当前气压: 100.0 hPa
    当前湿度: 30.3 %
    
    通知各个门户网站的观察者, 看看信息
    ==========百度网站=================
    当前温度: 10.0 ℃
    当前气压: 100.0 hPa
    当前湿度: 30.3 %

## 四、观察者模式在 JDK 的使用 ##

**1）Observable ： 相关于主题 Subject**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3hpYW9qaW4yMWNlbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

**2）Observer： 观察者接口**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3hpYW9qaW4yMWNlbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

### 4.1、Observable 使用示例 ###

**1）主题： WeatherData**

import java.util.Observable;
    
    public class WeatherData extends Observable { 
    
    	private float temperature;
    
    	public float getTemperature() { 
    		return temperature;
    	}
    
    	public void setTemperature(float temperature) { 
    		this.temperature = temperature;
    		tempChanged();
    	}
    
    	public void tempChanged() { 
    		setChanged();
    		notifyObservers();
    	}
    }

**2）观察者：BaiduWebSite**

import java.util.Observable;
    import java.util.Observer;
    
    public class BaiduWebSite implements Observer { 
    
    	Observable observable;
    	private float temperature;
    
    	public BaiduWebSite(Observable observable) { 
    		this.observable = observable;
    		this.observable.addObserver(this);
    	}
    
    	@Override
    	public void update(Observable observable, Object WeatherObj) { 
    		if (observable instanceof WeatherData) { 
    			WeatherData wd = (WeatherData) observable;
    			this.temperature = wd.getTemperature();
    			display();
    		}
    	}
    
    	public void display() { 
    		System.out.println("当前温度：" + this.temperature + "摄氏度");
    	}
    }

**3）观察者： QQWebSite**

import java.util.Observable;
    import java.util.Observer;
    
    public class QQWebSite implements Observer { 
    
    	Observable observable;
    	private float temperature;
    
    	public QQWebSite(Observable observable) { 
    		this.observable = observable;
    		this.observable.addObserver(this);
    	}
    
    	@Override
    	public void update(Observable observable, Object WeatherObj) { 
    		if (observable instanceof WeatherData) { 
    			WeatherData wd = (WeatherData) observable;
    			this.temperature = wd.getTemperature();
    			display();
    		}
    	}
    
    	public void display() { 
    		System.out.println("当前温度：" + this.temperature + "摄氏度");
    	}
    }

**4）测试：**

public class Test { 
    
        public static void main(String[] args) { 
    
            //主题
            WeatherData weatherData = new WeatherData();
            
            //实例化观察者，并传入主题
            QQWebSite qq = new QQWebSite(weatherData);
            BaiduWebSite baidu = new BaiduWebSite(weatherData);
            
            //每次改变温度时，都会通知观察者更新输出。
            weatherData.setTemperature(20);
            weatherData.setTemperature(22);
        }     
    }

运行结果：

当前温度：20.0摄氏度
    当前温度：20.0摄氏度
    当前温度：22.0摄氏度
    当前温度：22.0摄氏度

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