设计模式（二）观察者模式

1.前言

本期分享设计模式主题：观察者设计模式。

这是一个非常简单易学的设计模式，读完本文，你能知道观察者模式的设计以及设计思想。

2.模式简介

这是一个可以帮助你的对象知悉现状，不会错过对该对象感兴趣的事。对象甚至在运行时可决定是否需要继续被通知。观察者模式也是JDK中使用最多的模式之一，非常有用。

3.模式定义

观察者模式是在对象之间，定义一对多的依赖关系。基于这样的关系，如果对象发生状态变化，与之依赖的多个对象（监听的对象）能够收到状态变化通知，并进行更新。是一个以松耦合的方式，让一个对象与一系列对象进行协作沟通的方式。

观察者模式有两种方式的实现，一种是推（push），另一种是主动拉（pull），推和拉都是针对通知而言。本着介绍推模式。

4.模式UML类图

观察者模式的UML类图如下图：

观察者模式UML类图

角色划分

• Subject：主题或中心对象，一对多中的一，接口或抽象类。定义了如何添加观察者，移除观察者，通知观察者更新的基本行为。
• SubjectImpl1和SujectImpl2：是对主题的具体实现，可以通过实现Subject的接口实现不同种类的主题和中心对象。
• Observer：观察者接口定义。定义观察者更新行为。
• ObserverImpl1和ObserverImpl2：观察者的实现类，可以通过实现Observer接口实现不同的观察者，监听不同的主题。

5.代码实例

实例介绍

实例实现了一个天气中心，向一个当前天气显示器上通知最新的气象数据：温度、湿度、压强。气象显示器会更新显示的数据，并实时显示。

主题中心类：

/**
 * 主题类
 * @author Misout
 * @date 2018-03-25 12:40:37
 */
public interface Subject {
    /**
     * 注册添加观察者
     * @param observer
     */
    void registerObserver(Observer observer);
    /**
     * 移除观察者
     * @param observer
     */
    void removeObserver(Observer observer);
    /**
     * 更新或通知变更所有观察者
     */
    void notifyObservers();
}

具体主题实现类：

/**
 * 具体主题实现类：一个天气数据中心
 * 一旦更新数据，实时通知观察者
 * @author Misout
 * @date 2018-03-25 12:51:19
 */
public class WeatherData implements Subject {
    /** 已注册的观察者列表 */
    private List<Observer> observers;
    /** 温度 */
    private float temp;
    /** 湿度 */
    private float humidity;
    /** 压强 */
    private float pressure;
    public WeatherData() {
        observers = new ArrayList<Observer>();
    }
    @Override
    public void registerObserver(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }
    @Override
    public void removeObserver(Observer observer) {
        int index = observers.indexOf(observer);
        if(index >= 0) {
            observers.remove(index);
        }
    }
    @Override
    public void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(temp, humidity, pressure);
        }
    }
    /**
     * 发生数据变化时，实时通知观察者
     */
    public void measurementsChanged() {
        notifyObservers();
    }
    public void setMeasurements(float temp, float humidity, float pressure) {
        this.temp = temp;
        this.humidity = humidity;
        this.pressure = pressure;
        measurementsChanged();
    }
    public float getTemp() {
        return temp;
    }
    public void setTemp(float temp) {
        this.temp = temp;
    }
    public float getHumidity() {
        return humidity;
    }
    public void setHumidity(float humidity) {
        this.humidity = humidity;
    }
    public float getPressure() {
        return pressure;
    }
    public void setPressure(float pressure) {
        this.pressure = pressure;
    }
}

观察者接口定义：

/**
 * 观察者
 * @author Misout
 * @date 2018-03-25 12:40:28
 */
public interface Observer {
    /**
     * 更新温度、湿度、压强.
     * 缺点：将更新的参数值直接放入型参，如果未来要增减观察指标，将不可扩展。
     * @param temp 温度
     * @param humidity 湿度
     * @param pressure 压强
     */
    void update(float temp, float humidity, float pressure);
}

观察者具体实现类：

/**
 * @author Misout
 * @date 2018-03-25 13:33:58
 */
public class CurrentConditionsDisplay 
        implements Observer{
    private float temp;
    private float humidity;
    private float pressure;
    private Subject weatherData;
    /**
     * 注册到指定的Subject，进行监听
     * @param weatherData
     */
    public CurrentConditionsDisplay(Subject weatherData) {
        this.weatherData = weatherData;
        weatherData.registerObserver(this);
    }
    @Override
    public void update(float temp, float humidity, 
                float pressure) {
        this.temp = temp;
        this.humidity = humidity;
        this.pressure = pressure;
        display();
    }
    public void display() {
        System.out.println("Current conditions: " 
                + temp + "F degrees and " + humidity 
                + "% humidity and " + pressure 
                + " pressure");
    }
}

测试代码：

/**
 * @author Misout
 * @date 2018-03-25 13:37:49
 */
public class WeatherStationTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个主题实现类：天气数据中心
        WeatherData weatherData = new WeatherData();
        // 创建一个观察者：当前天气显示器，并注册到天气中心
        CurrentConditionsDisplay currentDisplay = 
                new CurrentConditionsDisplay(weatherData);
        // 天气中心变更数据，自动通知到观察者
        weatherData.setMeasurements(37, 50, 39.4f);
    }
}

输出：

Current conditions: 37.0F degrees and 50.0% humidity and 39.4 pressure

6.JDK中的观察者模式

在JDK中已经提供了一套观察者模式的实现：Observable类相当于这里的Subject，Observer接口相当于这里的Observer接口

类图关系如下：

JDK观察者模式

值得注意的是，JDK中的主题类叫作Observable，是一个类，并非一个接口。这是一个缺陷，因为要想通过JDK的API实现观察者模式，必须继承Observable类，并不满足面对接口编程的设计原则，如果某个类想具有Observable和其他另一个父类的功能，就陷入两难的境地。因为Java类并不支持多继承。

7.总结

1、封装变化的部分。
2、多用组合、少用继承：JDK中的观察者模式给了一个教训。
3、针对接口编程，不针对实现编程。
4、为对象之间的依赖关系达到松耦合设计而努力。

推荐阅读：
设计模式（一）策略模式