Java观察者模式：轻松实现对象间的一对多依赖

落日映苍穹つ 2023-09-27 20:18 72阅读 0赞

# 一、介绍 #

## 1.1 什么是Java观察者模式？ ##

Java观察者模式是一种行为型设计模式，用于实现对象之间的消息传递和通信。在Java中，观察者模式主要由Observable和Observer接口实现。观察者模式中的目标对象（Observable）维护一个观察者列表，当目标对象发生变化时，它会通知所有的观察者对象（Observer）进行相应的处理。

## 1.2 观察者模式的优缺点 ##

观察者模式的**优点**包括：

*  确保了被观察者和观察者之间的松耦合，即它们可以独立地演化而不需要相互了解彼此的细节。
 *  开放-封闭原则。您可以在不改变被观察者或观察者代码的情况下引入新的观察者。
 *  可以为不同的观察者提供不同的事件通知。具体来说，您可以为某些观察者提供更详细的通知，而对于其他观察者，您可以仅通知状态的存在/变化（如仅使用布尔标志）。

观察者模式的**缺点**包括：

*  观察者可能会收到太多通知，其中许多可能不相关。
 *  观察者之间可能会出现混乱的依赖关系，从而使代码更复杂并增加维护成本。

# 二、实现步骤 #

## 2.1 创建被观察者类 ##

第一步是创建一个被观察者类。这通常涉及以下步骤：

*  定义需要通知观察者的状态变量。
 *  提供将状态变量设置为新值的方法。
 *  提供一种将观察者添加到观察者列表中的方法。每次状态发生变化时，都会通知这些观察者。
 *  提供一种将观察者从观察者列表中删除的方法。

## 2.2 创建观察者接口和实现类 ##

第二步是定义观察者接口。观察者接口应该定义被调用以处理被观察者发出的通知的方法。

然后，创建一个或多个实现观察者接口的类。每个观察者类应该具有一个带有处理通知的代码的方法。

## 2.3 在被观察者类中添加注册、移除和通知观察者的方法 ##

在被观察者类中添加将观察者添加到观察者列表中、将观察者从观察者列表中删除以及通知观察者的方法。

为了通知观察者，需要遍历观察者列表，对于每个观察者调用其处理通知的代码。

# 三、应用场景 #

## 3.1 GUI编程中的应用 ##

在GUI编程中，使用Python的socket库可以实现多用户聊天室或者网络游戏的开发。服务器端通过socket监听端口并接受客户端的连接，同时也可以向客户端发送数据。客户端与服务器端进行交互，通过socket向服务器发送信息，同时也可以接收服务器发来的信息。

## 3.2 订阅服务 ##

订阅服务是指客户端向服务器发送订阅请求，当服务器端有新的消息产生时，自动向订阅该消息的客户端发送消息。通过Python的socket库实现订阅服务，可以让客户端和服务器实时通信，获取最新的数据。

## 3.3 股票交易 ##

在股票交易中，需要实现高效的数据交互以及实时的数据更新。通过Python的socket库，可以实现股票行情的获取和交易的下单，同时也可以确保交易的数据传输安全。对于高频交易来说，socket还能够实现非阻塞式的多路复用，提高交易效率。

# 四、与其他模式的区别 #

## 4.1 观察者模式与发布-订阅模式的区别 ##

观察者模式和发布-订阅模式都是用于实现对象之间的消息通信。它们的主要区别在于：

*  观察者模式中，观察者直接订阅并接收目标的信息，目标与观察者之间是一对多的关系。而在发布-订阅模式中，发布者与订阅者之间通过消息代理进行通信，发布者只需要将消息发送给消息代理，由消息代理将消息路由给所有订阅者。
 *  在观察者模式中，目标和观察者之间是松散耦合的关系，目标不知道哪些观察者正在观察它，观察者也无法直接控制目标。而在发布-订阅模式中，发布者和订阅者之间也是松散耦合的关系，发布者不知道哪些订阅者正在订阅它，订阅者也无法直接控制发布者。

## 4.2 观察者模式与中介者模式的区别 ##

观察者模式和中介者模式都是用于解耦对象之间的关系。它们的主要区别在于：

*  观察者模式中，目标和观察者之间是直接交互的，观察者感知到目标状态的改变，就会做出响应。而在中介者模式中，对象之间不直接交互，它们通过中介者对象进行通信，中介者对象协调对象之间的关系。
 *  在中介者模式中，中介者对象负责协调对象之间的关系，中介者对象会成为一个核心，它会成为对象通信的中心。而在观察者模式中，目标对象负责管理观察者列表，但是它并不知道观察者之间的关系，也不知道观察者做出响应的具体行为。

# 五、总结 #

## 5.1 Java观察者模式使用的注意点 ##

在使用Java观察者模式时，需要注意以下几点：

*  避免观察者和目标对象之间的循环引用，避免内存泄漏；
 *  观察者和目标对象都应该实现Serializable接口，以便在分布式系统中使用；
 *  在多线程情况下，需要保证目标对象和观察者对象的线程安全，避免多线程问题。

## 5.2 观察者模式的适用场景 ##

适用于以下场景：

*  当一个对象的改变需要同时改变其他对象的状态时，可以使用观察者模式。
 *  当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时，可以使用观察者模式。
 *  当一个对象必须通知其他对象，但是其他对象不需要通知它时，可以使用观察者模式。

## 5.3 Java观察者模式的实现方法 ##

在Java中，观察者模式可以通过Java自带的Observer和Observable接口来实现。通常需要定义具体的Observer和Observable实现类，并在目标对象中定义添加、移除和通知观察者的方法。

具体实现方法参考如下代码：

import java.util.Observable;
    import java.util.Observer;
    
    public class ConcreteObserver implements Observer {
    
        // 实现update方法
        @Override
        public void update(Observable observable, Object arg) {
            // 获取目标对象传递的数据
            String data = arg.toString();
            System.out.println("Data has been updated: " + data);
        }
    }
    
    public class ConcreteObservable extends Observable {
    
        public void setData(String data) {
            // 标记数据已发生改变
            setChanged();
            // 通知所有观察者数据发生改变
            notifyObservers(data);
        }
    }
    
    public class Main {
    
        public static void main(String[] args) {
            // 创建一个具体的观察者对象
            ConcreteObserver observer = new ConcreteObserver();
            // 创建一个具体的目标对象
            ConcreteObservable observable = new ConcreteObservable();
            // 将观察者对象注册到目标对象中
            observable.addObserver(observer);
            // 向目标对象中添加数据，并通知所有观察者数据发生改变
            observable.setData("Hello, Observer!");
        }
    }
    
    复制代码

## 5.4 如何优化观察者模式的性能 ##

观察者模式的性能优化可以通过以下几个方面实现：

*  利用消息队列减轻观察者和目标对象之间的负担；
 *  根据业务需求决定是否允许观察者接收到所有消息；
 *  使用异步通信方式，加快消息传递速度；
 *  对于缓存的消息，只通知关键观察者。