深入浅出设计模式学习笔记二：观察者模式

观察者模式：是JDK中使用最多的模式之一，它定义了对象之间的一对多的依赖关系，当一个对象改变状态时，它的所有依赖者都会收到通知并自动更新。其中，将有状态的对象叫做主题Subject ，将它的所有依赖者叫做依赖者对象，又叫做观察者Observer，观察者模式的代表是MVC，以后会再单独介绍。

如下图所示：

使用类图的方法定义观察者模式，如下图所示：

 从类图可知，观察者模式的几个主要角色:

抽象主题：保存所有观察者的引用，可以增加和删除观察者对象

具体主题：当具体主题的状态发生变化的时候，通知给所有的观察者

抽象观察者：所有观察者的接口，当主题的状态发生变化的时候，会调用其update方法

具体观察者：实现观察者接口，以保证在主题的状态发生变化的时候，可接收更新

两个对象之间的松耦合的设计，将对象之间的相互依赖降到了最低，能够建立有弹性的OO系统，应对变化

观察者模式是如何实现这一设计的：

对于主题来说，主题只知道观察值实现了Observer接口，不需要知道观察者的具体实现类是谁，做了什么以及具体的实现细节，主题对象唯一依赖的东西是一个实现了Observer接口的对象列表，所以，可以在运行时随时增加新的观察者，删除不需要的观察者

对于观察者来说，当增加一个新的具体类的时候，不需要修改主题的代码，只需在新的观察者的类中实现观察者的接口，将其注册为观察者即可

以实现气象站举例说明观察者模式的使用方法：

背景说明：建立一个应用，通过使用weatherData对象追踪目前的天气状况，并分别在三种布告板上显示目前的状况，气象统计以及简单的预报，且布告板是可扩展的

import java.util.ArrayList;

/**
 * 气象属性VO
 */
class WeatherModel{
    private float temperature;
    private float humidity;
    private float pressure;
    public WeatherModel(){}     
    public WeatherModel(float temperature, float humidity, float pressure) {
        this.temperature = temperature;
        this.humidity = humidity;
        this.pressure = pressure;
    }
    public float getTemperature() {
        return temperature;
    }
    public void setTemperature(float temperature) {
        this.temperature = temperature;
    }
    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;
    } 
} 
/**
 * 主题接口
 */
interface Subject{
    public  void  registerObserver(Observer o);  //注册观察者
    public  void  removeObserver(Observer o); //删除观察者
    public  void  notifyObserver();     //主题状态发生改变时，调用该方法，通知所有的观察者
}
/**
 * 观察者接口
 *
 */
interface Observer{
    //更新天气状况
    public void update(WeatherModel weatherModel1);
}

interface DisplayElement{
    //布告板显示
    public void display();
}
/**
 * 天气数据类，实现主题对象接口
 *
 */
class WeatherData implements Subject{
    //存放所有观察者list
    private ArrayList<Observer> observers = new ArrayList<Observer>();
    private WeatherModel weatherModel = new WeatherModel() ;
    @Override
    public void registerObserver(Observer o) {
        observers.add(o);        
    }
    @Override
    public void removeObserver(Observer o) {
        int i = observers.indexOf(o); 
        if (i>0) {
            observers.remove(i);
        }        
    }
    @Override
    public void notifyObserver() {
        for (int i = 0; i < observers.size(); i++) {            
            Observer observer = (Observer) observers.get(i);
            observer.update(weatherModel);        
        }
        
    }
    
    //天气数据改变时，保存改变的数据，再通知给所有的观察者
    public void setMeasurements(WeatherModel weatherModel1){
        
        weatherModel.setTemperature(weatherModel1.getTemperature());
        weatherModel.setHumidity(weatherModel1.getHumidity());
        weatherModel.setPressure(weatherModel1.getPressure());
        notifyObserver();
    }
    
}
/**
 * 目前天气状况的布告板 ，实现观察者，显示的接口
 *
 */
class CurrentConditionsDisplay implements Observer,DisplayElement{
    private WeatherModel weatherModel = new WeatherModel() ;
    private Subject weatherData;
    
    //构造方法中需要weatherdata对象，以在主题对象中注册观察者
    public CurrentConditionsDisplay(Subject weatherData1) {
        this.weatherData = weatherData1; 
        weatherData.registerObserver(this);
        
    }
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("Current Condition:" + weatherModel.getTemperature() + "F degrees and " + weatherModel.getHumidity() + "% humidity");
        
    }

    @Override
    public void update(WeatherModel weatherModel1) {
        weatherModel.setTemperature(weatherModel1.getTemperature());
        weatherModel.setHumidity(weatherModel1.getHumidity());
        display();    
    }
    
}
/**
 * 测试类
 *
 */
public class ObserverTest {
    
    public static void main(String[] args) {
        
        WeatherData weatherData = new WeatherData();
        
        WeatherModel weatherModel = new WeatherModel(80, 65, 30.4f);  
        WeatherModel weatherModel2 = new WeatherModel(82, 70, 29.2f);
        
        CurrentConditionsDisplay currentConditionsDisplay = new CurrentConditionsDisplay(weatherData);
        
        weatherData.setMeasurements(weatherModel);
        weatherData.setMeasurements(weatherModel2);
        
    }

}

运行结果：

观察者模式是如何遵循以下设计原则的：

1、找出程序中变化的方面，然后将其和固定不变的方面相分离：

　　在观察者模式中，主题的状态时会变化的，观察者的数目和类型也是会发生变化的，由于两者是分开来的，主题状态的变化不会影响观察者，观察者的变化也不会影响主题；

2、针对接口编程，不针对实现编程：

　　主题和观察者都使用接口，观察者利用主题的接口进行注册，主题利用观察者的接口进行通知；

3、多用组合，少用继承：

　　利用组合将观察者组合进主题对象中，对象之间的关系不是继承产生的，而是在运行时利用组合产生的；

 Java API有内置的观察者模式，与上述实现的有一点差异，以气象站为例说明使用如何使用Java API内置的观察者模式完成开发：

1、具体观察者对象实现观察者接口，调用addObserver()方法，将对象变成观察者，不想当观察者时，调用deleteObserver()方法；

2、具体主题对象继承java.util.Observable类，这里，主题对象又叫做可观察者，然后，调用setChanged()方法，标记状态已经改变的事实，最后调用两种notifyObservers()方法中的一个：notifyObservers() 或者 notifyObservers(Object arg)，当可观察者想主动把数据推给观察者时，可以把数据传送给notifyObservers(Object arg)方法，否则，观察者必须从可观察者中拉数据

3、观察者接收通知，实现update方法，update(Observable obs,Object args)，其中第一个变量为主题本身，方便让观察者知道是哪一个主题通知它，第二个变量是数据对象，没有则为空

package designPattern;
import java.util.Observable;
import java.util.Observer;

/**
 * 气象属性VO
 */
class WeatherModel{
    private float temperature;
    private float humidity;
    private float pressure;
    public WeatherModel(){}     
    public WeatherModel(float temperature, float humidity, float pressure) {
        this.temperature = temperature;
        this.humidity = humidity;
        this.pressure = pressure;
    }
    public float getTemperature() {
        return temperature;
    }
    public void setTemperature(float temperature) {
        this.temperature = temperature;
    }
    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;
    } 
} 

interface DisplayElement{
    //布告板显示
    public void display();
}
/**
 * 天气数据类，继承Observable类
 *
 */
class WeatherData extends Observable{
    private WeatherModel weatherModel = new WeatherModel() ;
    
    public void measurementsChanged(){
        //标记状态改变的事实
        setChanged();
        //使用的是无参数的方法，说明是观察者从可观察者中拉数据，不是可观察者主动发生数据给观察者
        notifyObservers();
    }
    //天气数据改变时，保存改变的数据，再通知给所有的观察者
    public void setMeasurements(WeatherModel weatherModel1){
        
        weatherModel.setTemperature(weatherModel1.getTemperature());
        weatherModel.setHumidity(weatherModel1.getHumidity());
        weatherModel.setPressure(weatherModel1.getPressure());
        measurementsChanged();
    }
    
    //观察者会利用get方法取得可观察者的状态
    public WeatherModel getWeatherModel() {
        return weatherModel;
    }
    public void setWeatherModel(WeatherModel weatherModel) {
        this.weatherModel = weatherModel;
    }
    
}
/**
 * 目前天气状况的布告板 ，实现观察者，显示的接口
 *
 */
class CurrentConditionsDisplay implements Observer,DisplayElement{
    private WeatherModel weatherModel = new WeatherModel() ;
    Observable observable;
    
    public CurrentConditionsDisplay(){}
    
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("Current Condition:" + weatherModel.getTemperature() + "F degrees and " + weatherModel.getHumidity() + "% humidity");
        
    }

    public void update(Observable obs,Object args) {
        if (obs instanceof WeatherData) {
            
            WeatherData weatherData = (WeatherData) obs ;
            weatherModel.setTemperature(weatherData.getWeatherModel().getTemperature());
            weatherModel.setHumidity(weatherData.getWeatherModel().getHumidity());
            display();    
            
        }
        
    }
    
}
/**
 * 测试类
 *
 */
public class ObserverByJava {
    
    public static void main(String[] args) {
        
        WeatherData weatherData = new WeatherData();
        
        WeatherModel weatherModel = new WeatherModel(80, 65, 30.4f);  
        WeatherModel weatherModel2 = new WeatherModel(82, 70, 29.2f);
        
        CurrentConditionsDisplay currentConditionsDisplay = new CurrentConditionsDisplay();
        //注册观察者
        weatherData.addObserver(currentConditionsDisplay);
        
        weatherData.setMeasurements(weatherModel);
        weatherData.setMeasurements(weatherModel2);
        
    }

}

使用Java内置的观察者模式优缺点：

优点：方便使用

缺点：违反了OO设计原则中的“针对接口编程”和“少用继承，多用组合”，因为java.util.Observable是一个类，所以必须设计一个类继承它，如果该类想要同时拥有两个类的行为，就会陷入两难，因为java不支持多种继承，限制了Observable复用的潜力，违反了第一个设计原则；并且通过查看源码可知，setChanged()被定义为protected，意味着只能继承Observable，不能通过组合的方式使用Observable，违反了第二个设计原则。