观察者模式（从放弃到入门）
今天分享第二个模式，观察者模式。相信作Android开发或者Java开发的童鞋都听说过这个模式，而且有很多流行的框架都是使用了观察者模式，例如著名的RxJava。而且Java中直接就自带了观察者模式，可见它有多常用。
然后文中的例子也是来自 Head First 设计模式，很棒的一本书，推荐大家看看。
废话不多说了，直接上需求：
需求1：错误示范
系统中有3个东东：气象站（温度，湿地，气压等），WeatherData对象（获取各种消息的变化），广告板（显示变化）。直接上一张书上的图好了：
1.png
注意一定，公告板只是一种展示，可能还有其他功能的公告板，获取相同的数据，但是做不同的处理。图中是做目前的状态展示，还可能有气候统计，天气预测等。
意思就是说：我们可以将 WeatherData对象看作一个消息的来源，它的各项参数会不停的变化，他的每一次变化，都需要通知广告板做出相应的处理。
那么最简单的设计就来了，既然后很多公告板，那么我的WeatherData对象中，存放他们的引用，然后当我的值变化的时候，依次调用公告板的change() 函数通知变化不久搞定了。代码如下：
WeatherData .java
public class WeatherData {
CurrentConditionDisplay cDisplay;
StaticsDisplay sDisplay;
ForecastDisplay fDisplay;
public WeatherData(){
cDisplay = new CurrentConditionDisplay();
sDisplay = new StaticsDisplay();
fDisplay = new ForecastDisplay();
}
// 冲气象站获取到数据时执行更新
public void measurementsChanged(){
double temp = getTemperature();
double humidity = getHumidity();
double pressure = getPressure();
cDisplay.update(temp, humidity, pressure);
sDisplay.update(temp, humidity, pressure);
fDisplay.update(temp, humidity, pressure);
}
public float getTemperature(){
//TODO: 冲气象站获取温度
return 1.0f;
}
public float getHumidity(){
//TODO: 冲气象站获取湿度
return 2.0f;
}
public float getPressure(){
//TODO: 冲气象站获取气压
return 3.0f;
}
}
其他代码都不用看，我们关注measurementsChanged() 方法，通过 getXXX() 方法获取到变化之后，通知本类中的3个广告板对象调用 update(...) 方法，做出相应的更新。
IUpdate.java
public interface IUpdate {
void update(double temp, double humidity, double presure);
}
ForecastDisplay.java
public class ForecastDisplay implements IUpdate{
public void update(double temp, double humidity, double presure) {
System.out.println("I doing forecast work:"+temp+","+humidity+","+presure);
}
}
StaticsDisplay.java
public class StaticsDisplay implements IUpdate{
public void update(double temp, double humidity, double presure) {
System.out.println("I doing statics work:"+temp+","+humidity+","+presure);
}
}
CurrentConditionDisplay .java
public class CurrentConditionDisplay implements IUpdate{
public void update(double temp, double humidity, double presure) {
System.out.println("I doing current work:"+temp+","+humidity+","+presure);
}
}
客户端调用：
Main.java
public class Main {
public static void main(String[] args) {
WeatherData wd = new WeatherData();
wd.measurementsChanged();
}
}
输出
I doing current work:1.0,2.0,3.0
I doing statics work:1.0,2.0,3.0
I doing forecast work:1.0,2.0,3.0
首先必须说，这样写问题真是太大了：
- 没有面相接口编程的思想（WeatherData类中直接使用CurrentConditionDisplay ，其实可以使用 IUpdate接口
- 如果还有新的广告板，需要修改WeatherData
- 如果通知的信号（温度，湿度，气压）再增加一个风力，那么IUpdate需要修改，所有的广告版都需要修改。
需求2：观察者模式
先上一张图：
2.png
现在我们要解决上面的3个问题：
认识观察者模式
在上面的示范中，我们其实可以看作，广告板（观察者Observer），时刻关注着 WeatherData （主题Subject） 的变化，如果有变化，则通知广告板更新。看看代码：
首先提供主题和观察者两个接口：
ISubject.java
public interface ISubject {
void registObserver(IObserver o);
void removeObserver(IObserver o);
void notifyObservers();
}
IObserver .java
public interface IObserver {
public void update(double temp, double humidity, double pressure);
}
WeatherData.java
public class WeatherData implements ISubject {
private Set<IObserver> observers = new HashSet<IObserver>();
double temp;
double humidity;
double pressure;
public void registObserver(IObserver o) {
observers.add(o);
}
public void removeObserver(IObserver o) {
observers.remove(o);
}
public void notifyObservers() {
for (IObserver o : observers) {
o.update(temp, humidity, pressure);
}
}
public void mesurementsChanged(double temp, double humidity, double pressure) {
this.temp = temp;
this.humidity = humidity;
this.pressure = pressure;
notifyObservers();
}
}
用一个 Set<IObserver> observers 来装所有关注这个Subject的观察者，在 mesurementsChanged() 中先更新自己的数据，然后通知所有观察者并做出反应。
CurrentConditionDisplay.java
public class CurrentConditionDisplay implements IObserver{
private ISubject weatherData;
public CurrentConditionDisplay(ISubject weatherData){
this.weatherData = weatherData;
weatherData.registObserver(this);
}
public void update(double temp, double humidity, double presure) {
System.out.println("I doing current work:"+temp+","+humidity+","+presure);
}
}
ForecastDisplay.java
public class ForecastDisplay implements IObserver{
private ISubject weatherData;
public ForecastDisplay(ISubject weatherData){
this.weatherData = weatherData;
weatherData.registObserver(this);
}
public void update(double temp, double humidity, double presure) {
System.out.println("I doing forecast work:"+temp+","+humidity+","+presure);
}
}
StaticsDisplay.java
public class StaticsDisplay implements IObserver{
private ISubject weatherData;
public StaticsDisplay(ISubject weatherData){
this.weatherData = weatherData;
weatherData.registObserver(this);
}
public void update(double temp, double humidity, double presure) {
System.out.println("I doing statics work:"+temp+","+humidity+","+presure);
}
}
3个广告板类，每个包含一个要观察的主题，在初始化时添加要观察的主题，并将自己添加到主题的观察者列表中。
客户端调用：
Main.java
public class Main {
public static void main(String[] args) {
WeatherData weatherData = new WeatherData();
IObserver cDisplay = new CurrentConditionDisplay(weatherData);
IObserver sDisplay = new StaticsDisplay(weatherData);
IObserver fDisplay = new ForecastDisplay(weatherData);
weatherData.mesurementsChanged(1.0, 2.0, 3.0);
}
}
改进的地方：
- 首先现在 WeatherData 可以添加任意多个观察者
- 主题和观察者解耦，类中保持的是接口对象。
- 观察主题的具体内容解耦了，WeatherData获取的信息，和Observer关心的数据分开。（简单的说就是，如果另外一种Observer之关心温度，也可是使用WeatherData，只是update方法不一样就可以了），但是也有不足指出，因为数据是由IObserver中的update方法决定的，这里感觉还可以改进。
需求3：Java中自带的观察者模式
Java 的 java.util包 中自带了 Observer接口和Observable类和我们前面的 Subject接口和Observer接口很像。
我们来看看使用Java的观察者模式，重写上面的例子：
WeatherData.java
public class WeatherData extends Observable {
private double temperature;
private double humidity;
private double pressure;
public WeatherData() {
}
public void measurementsChanged() {
setChanged();
notifyObservers();
}
public void setMeasurements(double temperature, double humidity,
double pressure) {
this.temperature = temperature;
this.humidity = humidity;
this.pressure = pressure;
measurementsChanged();
}
public double getTemperature() {
return temperature;
}
public double getHumidity() {
return humidity;
}
public double getPressure() {
return pressure;
}
}
主要修改了几个地方：
- 继承自Observable，等下讲完，我们来看看Observable里面写了什么。
- setMeasurements()还是更新数据，然后调用notifyObservers()通知所有注册的Observer修改数据。所以我们应该关注 Observerable类中的两个方法：update() 和 notifyObservers()
CurrentConditionDisplay.java
public class CurrentConditionDisplay implements Observer {
private Observable observable;
public CurrentConditionDisplay(Observable observable) {
this.observable = observable;
observable.addObserver(this);
}
public void update(Observable o, Object arg) {
if (o instanceof WeatherData) {
WeatherData wd = (WeatherData) o;
display(wd.getTemperature(), wd.getHumidity(), wd.getPressure());
}
}
public void display(double temp, double humidity, double presure) {
System.out.println("I doing current work:" + temp + "," + humidity
+ "," + presure);
}
}
修改的地方：
- 与之前一样，首先还是在构造方法中添加 主题对象，并注册自己。
- 然后看我们重写的方法 void update(Observable o, Object arg)，先判断发送update消息的主题对象是不是WeatherData，然后从主题中获取并更新数据。
思考
至于调用和之前一样，看到这里有些童鞋可能看出一掉猫腻，我们在需求2中最后提到，我们关心的消息是由 IObserver中的update 方法中的具体参数决定的，不够完善。但是这里呢？完全跟参数无关，到底从 WeatherData 中获取什么数据，可以任意获取。
我们还可以做一定的解耦，就是说 WeatherData 这个主题现在提供3种数据，但是我们完全可以将3中数据分开为3个主题，然后所有的观察者都关心自己的数据，而不需要通过WeatherData 同时获取3中数据。至于 update 中我们就需要判断 到底是 TemperatureData, HumidityData，还是 PressureData，将关心的消息也解耦了，不知道你理解没有。
源码Observable ， Observer 解析
public class Observable {
private boolean changed = false;
private Vector<Observer> obs;
public Observable() {
obs = new Vector<>();
}
public synchronized void addObserver(Observer o) {
if (o == null)
throw new NullPointerException();
if (!obs.contains(o)) {
obs.addElement(o);
}
}
public synchronized void deleteObserver(Observer o) {
obs.removeElement(o);
}
public void notifyObservers() {
notifyObservers(null);
}
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);
}
public synchronized void deleteObservers() {
obs.removeAllElements();
}
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();
}
}
为了节省篇幅，我狠心的把注释全删掉了，其实有很多注释的。
如果前面的内容都理解的童鞋，看这个代码也应该很好理解。套路一样，但是有一些点我们应该注意：
- 有 addObserver(), deleteObserver()添加和删除观察者对象
- 代码中用一个 changed 关键字来表示是否有改变，在发送改变前我们需要先使用setChanged()将其设置为true。 在 notifyObservers()之后自动调用 clearChanged() 恢复 changed 为false。所以不需要我们自己来重置。
- 我们应该注意所有的方法都是 **synchronized **的，而且存储观察者对象的集合类也是 Vector<Observer> obs，所以整个 **Observable **都是线程安全的。
还需要看一下 Observer 接口吗？
public interface Observer {
void update(Observable o, Object arg);
}
确实精简，只有一个 update 方法。看看 Obsererable 对象中的 notifyObservers 方法 调用的 update：
((Observer)arrLocal[i]).update(this, arg);
对没错，就是这样调用的。
一些体会
感觉设计模式确实很有意思，但是上大学的时候，我们居然没有看这门课，我的天！！这个例子完整的结合了书本，自己的思考，以及Java的源码，感觉写下来我自己也受益匪浅。
