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设计模式-观察者模式

请把小熊还给我_m
 请把小熊还给我_m
发布于 01/16 16:49
字数 2479
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一、简介

观察者模式(Observer Pattern):定义对象之间的一种一对多依赖关系,使得每当一个对象状态发生改变时,其相关依赖对象皆得到通知并被自动更新。观察者模式是一种对象行为型模式。

别名包括发布-订阅(Publish/Subscribe)模式、模型-视图(Model/View)模式、源-监听器(Source/Listener)模式或从属者(Dependents)模式。

角色:

Subject(目标):指被观察的对象。在目标中定义了一个观察者集合,一个目标可以接受任意数量的观察者来观察,它提供一系列方法来增加和删除观察者对象,同时它定义了通知方法notify()。目标类可以是接口,也可以是抽象类或具体类。

ConcreteSubject(具体目标):具体目标是目标类的子类,通常它包含有经常发生改变的数据,当它的状态发生改变时,向它的各个观察者发出通知;同时它还实现了在目标类中定义的抽象业务逻辑方法(如果有的话)。如果无须扩展目标类,则具体目标类可以省略。

Observer(观察者):观察者将对观察目标的改变做出反应,观察者一般定义为接口,该接口声明了更新数据的方法update(),因此又称为抽象观察者。

ConcreteObserver(具体观察者):在具体观察者中维护一个指向具体目标对象的引用,它存储具体观察者的有关状态,这些状态需要和具体目标的状态保持一致;它实现了在抽象观察者Observer中定义的update()方法。通常在实现时,可以调用具体目标类的attach()方法将自己添加到目标类的集合中或通过detach()方法将自己从目标类的集合中删除。

二、示例

1、抽象观察者<订阅者>  receive 方法,用于接收公众号推送通知

public interface Subscriber {
    int receive(String publisher, String articleName);
}

2、具体观察者 实现了receive 方法

public class WeChatClient implements Subscriber {
    private String username;

    public WeChatClient(String username) {
        this.username = username;
    }

    @Override
    public int receive(String publisher, String articleName) {
        // 接收到推送时的操作
        System.out.println(String.format("用户<%s> 接收到 <%s>微信公众号 的推送,文章标题为 <%s>", username, publisher, articleName));
        return 0;
    }
}

3、目标类<发布者> 该类维护了一个订阅者列表,实现了订阅、取消订阅、通知所有订阅者等功能

public class Publisher {
    //订阅者列表
    private List<Subscriber> subscribers;
    private boolean pubStatus = false;

    public Publisher() {
        subscribers = new ArrayList<Subscriber>();
    }
    //增加订阅者
    protected void subscribe(Subscriber subscriber) {
        this.subscribers.add(subscriber);
    }
    //删除订阅者
    protected void unsubscribe(Subscriber subscriber) {
        if (this.subscribers.contains(subscriber)) {
            this.subscribers.remove(subscriber);
        }
    }
    //发布消息
    protected void notifySubscribers(String publisher, String articleName) {
        if (this.pubStatus == false) {
            return;
        }
        for (Subscriber subscriber : this.subscribers) {
            subscriber.receive(publisher, articleName);
        }
        this.clearPubStatus();
    }

    protected void setPubStatus() {
        this.pubStatus = true;
    }

    protected void clearPubStatus() {
        this.pubStatus = false;
    }
}

4、具体目标,该类提供了 publishArticles 方法,用于发布推送,当文章发布完毕时调用父类的通知所有订阅者方法

public class WeChatAccounts extends Publisher {
    private String name;

    public WeChatAccounts(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void publishArticles(String articleName, String content) {
        System.out.println(String.format("\n<%s>微信公众号 发布了一篇推送,文章名称为 <%s>,内容为 <%s> ", this.name, articleName, content));
        setPubStatus();
        notifySubscribers(this.name, articleName);
    }
}

测试类:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        WeChatAccounts accounts = new WeChatAccounts("小旋锋");

        WeChatClient user1 = new WeChatClient("张三");
        WeChatClient user2 = new WeChatClient("李四");
        WeChatClient user3 = new WeChatClient("王五");

        accounts.subscribe(user1);
        accounts.subscribe(user2);
        accounts.subscribe(user3);

        accounts.publishArticles("设计模式 | 观察者模式及典型应用", "观察者模式的内容...");

        accounts.unsubscribe(user1);
        accounts.publishArticles("设计模式 | 单例模式及典型应用", "单例模式的内容....");
    }
}

结果:当公众号发布一篇推送时,订阅该公众号的用户可及时接收到推送的通知

<小旋锋>微信公众号 发布了一篇推送,文章名称为 <设计模式 | 观察者模式及典型应用>,内容为 <观察者模式的内容...> 
用户<张三> 接收到 <小旋锋>微信公众号 的推送,文章标题为 <设计模式 | 观察者模式及典型应用>
用户<李四> 接收到 <小旋锋>微信公众号 的推送,文章标题为 <设计模式 | 观察者模式及典型应用>
用户<王五> 接收到 <小旋锋>微信公众号 的推送,文章标题为 <设计模式 | 观察者模式及典型应用>

<小旋锋>微信公众号 发布了一篇推送,文章名称为 <设计模式 | 单例模式及典型应用>,内容为 <单例模式的内容....> 
用户<李四> 接收到 <小旋锋>微信公众号 的推送,文章标题为 <设计模式 | 单例模式及典型应用>
用户<王五> 接收到 <小旋锋>微信公众号 的推送,文章标题为 <设计模式 | 单例模式及典型应用>

三、优缺点

优点:表示层与数据层分离,低耦合,一对多,开闭原则

  • 观察者模式可以实现表示层和数据逻辑层的分离,定义了稳定的消息更新传递机制,并抽象了更新接口,使得可以有各种各样不同的表示层充当具体观察者角色。
  • 观察者模式在观察目标和观察者之间建立一个抽象的耦合。观察目标只需要维持一个抽象观察者的集合,无须了解其具体观察者。由于观察目标和观察者没有紧密地耦合在一起,因此它们可以属于不同的抽象化层次。
  • 观察者模式支持广播通信,观察目标会向所有已注册的观察者对象发送通知,简化了一对多系统设计的难度。
  • 观察者模式满足 “开闭原则” 的要求,增加新的具体观察者无须修改原有系统代码,在具体观察者与观察目标之间不存在关联关系的情况下,增加新的观察目标也很方便。

缺点:低效,可能存在循环调用,只传递变化结果忽略过程

  • 如果一个观察目标对象有很多直接和间接观察者,将所有的观察者都通知到会花费很多时间。
  • 如果在观察者和观察目标之间存在循环依赖,观察目标会触发它们之间进行循环调用,可能导致系统崩溃。
  • 观察者模式没有相应的机制让观察者知道所观察的目标对象是怎么发生变化的,而仅仅只是知道观察目标发生了变化。

适用场景

  • 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,将这两个方面封装在独立的对象中使它们可以各自独立地改变和复用。
  • 一个对象的改变将导致一个或多个其他对象也发生改变,而并不知道具体有多少对象将发生改变,也不知道这些对象是谁。
  • 需要在系统中创建一个触发链,A对象的行为将影响B对象,B对象的行为将影响C对象……,可以使用观察者模式创建一种链式触发机制。

四、典型应用

1、JDK 提供的观察者接口

在JDK的 java.util 包中,提供了 Observable 类以及 Observer 接口,它们构成了JDK对观察者模式的支持。其中的 Observer 接口为观察者,只有一个 update 方法,当观察目标发生变化时被调用,其代码如下:

public interface Observer {
    void update(Observable o, Object arg);
}

Observable 类则为目标类,相比我们的示例中的 Publisher 类多了并发和NPE方面的考虑

public class Observable {
    private boolean changed = false;
    private Vector<Observer> obs = new Vector();

    public Observable() {
    }
    // 用于注册新的观察者对象到向量中
    public synchronized void addObserver(Observer var1) {
        if (var1 == null) {
            throw new NullPointerException();
        } else {
            if (!this.obs.contains(var1)) {
                this.obs.addElement(var1);
            }

        }
    }
    // 用于删除向量中的某一个观察者对象
    public synchronized void deleteObserver(Observer var1) {
        this.obs.removeElement(var1);
    }

    public void notifyObservers() {
        this.notifyObservers((Object)null);
    }
    // 通知方法,用于在方法内部循环调用向量中每一个观察者的update()方法
    public void notifyObservers(Object var1) {
        Object[] var2;
        synchronized(this) {
            if (!this.changed) {
                return;
            }

            var2 = this.obs.toArray();
            this.clearChanged();
        }

        for(int var3 = var2.length - 1; var3 >= 0; --var3) {
            ((Observer)var2[var3]).update(this, var1);
        }

    }
    // 用于清空向量,即删除向量中所有观察者对象
    public synchronized void deleteObservers() {
        this.obs.removeAllElements();
    }
    // 该方法被调用后会设置一个boolean类型的内部标记变量changed的值为true,表示观察目标对象的状态发生了变化
    protected synchronized void setChanged() {
        this.changed = true;
    }
    // 用于将changed变量的值设为false,表示对象状态不再发生改变或者已经通知了所有的观察者对象,调用了它们的update()方法
    protected synchronized void clearChanged() {
        this.changed = false;
    }
    // 返回对象状态是否改变
    public synchronized boolean hasChanged() {
        return this.changed;
    }
    // 返回向量中观察者的数量
    public synchronized int countObservers() {
        return this.obs.size();
    }
}

2、Spring ApplicationContext 事件机制中的观察者模式

spring的事件机制是从java的事件机制拓展而来,ApplicationContext 中事件处理是由 ApplicationEvent 类和 ApplicationListener 接口来提供的。如果一个Bean实现了 ApplicationListener 接口,并且已经发布到容器中去,每次 ApplicationContext 发布一个 ApplicationEvent 事件,这个Bean就会接到通知

  • ApplicationContext:事件源,其中的 publishEvent()方法用于触发容器事件
  • ApplicationEvent:事件本身,自定义事件需要继承该类,可以用来传递数据
  • ApplicationListener:事件监听器接口,事件的业务逻辑封装在监听器里面

© 著作权归作者所有

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