观察者模式

原创
2013/09/10 21:52
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观察者模式的定义:

观察者模式(Observer Pattern)也叫发布订阅模式(Publish/Subscribe),它是一个在项目中经常使用到的模式,其定义如下:

Define a one-to-many dependency between objects so that when one object change state,all its dependents are notified and update automatically.(在多个对象之间定义一对多的依赖关系,当一个对象的状态发生改变时,会通知依赖于它的对象,并根据新状态做出相应的反应。)

观察者模式通用类图如下:

Main

观察者模式具有几个角色:

  1. Subject被观察者
    定义被观察者必须实现的职责,它必须能够动态地增加、取消观察者。它一般是抽象类或者是实现类,仅仅完成作为被观察者必须实现的职责:管理观察者并通知观察者。
  2. Observer观察者
    观察者接收到消息后,即进行update操作,对接收到的信息进行处理。
  3. ConcreteSubject具体的被观察者
    定义被观察者自己的业务逻辑,同时定义对哪些事件进行通知。
  4. ConcreteObject具体的观察者
    每个观察在接收到消息后的处理反应是不同,各个观察者有自己的业务逻辑。

代码清单1:Subject.java (被观察者)

import java.util.Vector;

/**
 * 被观察者
 *
 * @author Barudisshu
 */
public class Subject {

    //定义一个观察者数组
    private Vector<Observer> obsVector = new Vector<>();

    /**
     * 增加一个观察者
     */
    public void addObserver(Observer o) {
        this.obsVector.add(o);
    }

    /**
     * 删除一个观察者
     */
    public void delObserver(Observer o) {
        this.obsVector.remove(o);
    }

    /**
     * 通知所有观察者
     */
    public void notifyObservers() {
        for (Observer o : this.obsVector) {
            o.update();
        }
    }
}

被观察者职责非常简单,就是定义谁能够观察,谁不能够观察,程序中使用ArrayList类和使用Vector没有太大的区别,ArrayList是线程异步,不安全;Vector是线程同步,安全——就这点区别。

 

代码清单2:ConcreteSubject.java (具体被观察者)

/**
 * 具体被观察者
 *
 * @author Barudisshu
 */
public class ConcreteSubject extends Subject {

    /**
     * 具体的业务
     */
    public void doSomething() {
        super.notifyObservers();
    }
}

这是一个比较纯净的被观察者,在具体项目中有很多变化,并且被观察者可以有很多个。

 

代码清单3:Observer.java (观察者)

/**
 * 观察者
 *
 * @author Barudisshu
 */
public interface Observer {

    /**
     * 更新方法
     */
    public void update();
}

代码清单4:ConcreteObserver.java (具体观察者)

/**
 * 具体观察者
 *
 * @author Barudisshu
 */
public class ConcreteObserver implements Observer {

    @Override
    public void update() {
        System.out.println("接收到信息并进行处理!");
    }
}

代码清单5:Client.java (场景类)

/**
 * 场景类
 *
 * @author Barudisshu
 */
public class Client {

    public static void main(String[] args) {

        //创建一个被观察者
        ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();

        //定义一个观察者
        Observer observer = new ConcreteObserver();

        //观察者观察被观察者
        subject.addObserver(observer);

        //被观察者开始活动
        subject.doSomething();
    }
}

运行结果显而易见,如下:

捕获

 

 

 


观察者模式的应用

观察者模式的优点

  1. 观察者和被观察者之间是耦合关系
    如此设计,即使是增加观察者还是被观察者都非常容易扩展,而且在Java中都已经实现抽象层的定义,在系统扩展方面更是得心应手。
  2. 建立一套触发机制
    根据单一职责原则,每个类的职责是单一的,如果一个对象既是观察者又是被观察者,则能实现链条式的触发机制。

观察者模式的缺点

观察者模式需要考虑开发效率和运行效率问题,一个被观察者,多个观察者,开发和调试就会比较复杂,而且在Java中消息的通知默认是顺序执行的,一个观察者卡壳,会影响整体的运行效率。在这种情况下,一般考虑使用异步的方式。

观察者模式的使用场景

  1. 关联行为场景。需要注意的是,关联行为是可拆分的,而不是“组合”的关系。
  2. 事件多级触发场景。
  3. 跨系统的消息交换场景,如消息队列处理机制。

观察者模式的注意事项

使用观察者模式也有一下两点问题需要解决:

  1. 广播链的问题
    如果你做过数据库的触发器,你就应该知道有一个触发器链的问题,比如表A上写了一个触发器,内容是一个字段更新后更新表B的一条数据,而表B上也有一个触发器,要更新表C,表C也有一个触发器… 完蛋了,这个数据库基本上就毁了!我们观察者模式也是同样的问题,一个观察者可以有双重身份,既是观察者,也是被观察者,这没什么问题,但是链一旦建立起来,这个逻辑就比较复杂,可维护性非常差,根据经验建议,在一个观察者模式中最多出现一个对象既是观察者也是被观察者,也就是说消息最多转发一次(传递两次),这还是比较好控制的。
  2. 异步处理问题
    被观察者发生动作了,观察者要做出回应,如果观察者比较多,而且处理时间比较长怎么办?那就需要使用异步处理机制。

 

观察者模式的扩展

Java世界中的观察者模式

事实上,Java的JDK中提供了:java.util.Observable实现类和java.util.Observer接口,所以我们可以完全用JDK中的类来实现观察者模式,并且是线程安全的。

代码清单6:ConcreteSubject.java (具体的被观察者)

import java.util.Observable;

/**
 * 继承自API的Observable,其中Observable具有线程安全机制。
 *
 * @author Barudisshu
 */
public class ConcreteSubject extends Observable {

    //具体业务
    public void doSomething() {
        System.out.println("韩信:我要吃饭了。");
        //通知所有的观察者
        super.setChanged();
        super.notifyObservers("间谍:韩信要去吃饭了。");
    }

    public void doOtherthing() {
        System.out.println("韩信:我要娱乐一下。");
        //通知所有的观察者
        super.setChanged();
        super.notifyObservers("间谍:韩信要娱乐一下。");
    }
}

代码清单7:ConcreteObserver.java (具体的观察者)

import java.util.Observable;
import java.util.Observer;

/**
 * 具体的观察者
 *
 * @author Barudisshu
 */
public class ConcreteObserver implements Observer {

    @Override
    public void update(Observable o, Object obj) {
        System.out.println("观察到目标有活动,开始汇报!");
        System.out.println(obj);
        System.out.println("汇报完毕!");
    }
}

代码清单8:Client.java (修改后的场景类)

/**
 *
 * @author Barudisshu
 */
public class Client {

    public static void main(String[] args) {

        //创建一个被观察者
        ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();

        //定一个不同的观察者
        ConcreteObserver obs = new ConcreteObserver();

        //观察者观察被观察者
        subject.addObserver(obs);

        //被观察者开始活动了
        subject.doSomething();
        subject.doOtherthing();
    }
}

运行结果如下:

捕获

 

项目中真实的观察者模式

为什么说是“真实”呢?因为我们刚刚讲的那些都是标准的模式,在系统设计中会对观察者模式进行改造和改装,主要在一下3个方面。

  1. 观察者和被观察者之间的消息沟通
    被观察者状态改变会触发观察者的一个行为,同时会传递一个消息给观察者,这是正确的,在实际中一般的做法是:观察者中的update方法接收两个参数,一个是被观察者,一个是DTO(Data Transfer  Object,数据传输对象),DTD一般是一个纯洁的JavaBean,由被观察者生成,由观察者消费。
    当然,如果考虑到远程传输,一般消息是以XML传输。
  2. 观察者响应方式
    为了提高系统的性能,观察者响应方式有两种:一是,采用多线程技术,甭管是被观察者启动线程还是被观察者启动线程,都可以明显提高系统性能,这也就是大家通常所说的异步架构;二是,采用缓存技术,甭管你谁来,我都有足够的资源给你,我保证快速响应,这当然也是一个比较好的方案,代价就是开发难度很大,而且压力测试要做的足够充分,这种方案也是大家所说的同步架构。
  3. 被观察者尽量自己做主
    也就是说,被观察者对自己的业务逻辑要灵活考虑,决定是否要通知观察者。

 

订阅发布模式

观察者模式也叫订阅发布模式(Publish/Subscribe),如果你做过EJB(Enterprise JavaBean)的开发,这个你绝对不会陌生。在EJB中有3个类型的Bean:Session Bean、Entity和MessageDriven Bean,我们这里来说一下MessageDriven Bean,消息驱动Bean,消息的发布者(Provider)发布一个消息,也就是一个消息驱动Bean,通过EJB 容器通知订阅者做出回应,从原理上看很简单,就是观察者模式的升级版,或者说是观察者模式的BOSS版。

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