Java通俗易懂系列设计模式之观察者模式
介绍
观察者模式是行为设计模式之一。当您对对象的状态感兴趣并希望在有任何更改时收到通知时,观察者设计模式非常有用。在观察者模式中,监视另一个对象状态的对象称为Observer,正在被监视的对象称为Subject。
根据GoF,观察者设计模式的意图是;
定义对象之间的一对多依赖关系,以便当一个对象更改状态时,将自动通知和更新其所有依赖项。
Subject包含一个观察者列表,用于通知其状态的任何变化,因此它应该提供观察者可以注册和注销自己的方法。Subject还包含一种方法,用于通知所有观察者任何更改,并且可以在通知观察者时发送更新,或者它可以提供另一种方法来获取更新。
Observer应该有一个方法来设置要监视的对象,以及Subject将使用的另一个方法来通知它们任何更新。
Java提供了内置平台,用于通过java.util.Observable类和java.util.Observer接口实现Observer模式。但是它没有被广泛使用,因为实现非常简单,并且大多数时候我们不希望最终扩展类只是为了实现Observer模式,因为java不在类中提供多重继承。
Java消息服务(JMS)使用Observer设计模式以及Mediator模式,允许应用程序订阅数据并将数据发布到其他应用程序。
模型 - 视图 - 控制器(MVC)框架也使用Observer模式,其中Model是Subject,而Views是观察者,可以注册以获得对模型的任何更改的通知。
观察者模式Java示例
对于我们的观察者模式java程序示例,我们将实现一个简单的Subject,观察者可以注册到这个Subject。每当有任何新消息发布到Subject时,将通知所有寄存器观察者并且他们可以使用该消息。
根据Subject的要求,这里是基础Subject接口,它定义了由任何具体Subject实现的契约方法。
package com.journaldev.design.observer; public interface Subject { //methods to register and unregister observers public void register(Observer obj); public void unregister(Observer obj); //method to notify observers of change public void notifyObservers(); //method to get updates from subject public Object getUpdate(Observer obj); }
接下来我们将为Observer创建契约,将有一个方法将Subject附加到观察者,以及Subject要用来通知任何更改的另一个方法。
package com.journaldev.design.observer; public interface Observer { //method to update the observer, used by subject public void update(); //attach with subject to observe public void setSubject(Subject sub); }
现在我们的契约准备好了,让我们继续我们Subject的具体实施。
package com.journaldev.design.observer; import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class MyTopic implements Subject { private List<Observer> observers; private String message; private boolean changed; private final Object MUTEX= new Object(); public MyTopic(){ this.observers=new ArrayList<>(); } @Override public void register(Observer obj) { if(obj == null) throw new NullPointerException("Null Observer"); synchronized (MUTEX) { if(!observers.contains(obj)) observers.add(obj); } } @Override public void unregister(Observer obj) { synchronized (MUTEX) { observers.remove(obj); } } @Override public void notifyObservers() { List<Observer> observersLocal = null; //synchronization is used to make sure any observer registered after message is received is not notified synchronized (MUTEX) { if (!changed) return; observersLocal = new ArrayList<>(this.observers); this.changed=false; } for (Observer obj : observersLocal) { obj.update(); } } @Override public Object getUpdate(Observer obj) { return this.message; } //method to post message to the topic public void postMessage(String msg){ System.out.println("Message Posted to Topic:"+msg); this.message=msg; this.changed=true; notifyObservers(); } }
注册和取消注册观察者的方法实现非常简单,额外的方法是postMessage(),户端应用程序将使用它将String消息发布到主题。请注意布尔变量,以跟踪主题状态的变化并用于通知观察者。此变量是必需的,因此如果没有更新并且某人调用notifyObservers(),则它不会向观察者发送错误通知。
还要注意在notifyObservers()方法中使用同步,以确保仅将通知发送给在将消息发布到主题之前注册的观察者。
以下是将观察主题的观察者的实施。
package com.journaldev.design.observer; public class MyTopicSubscriber implements Observer { private String name; private Subject topic; public MyTopicSubscriber(String nm){ this.name=nm; } @Override public void update() { String msg = (String) topic.getUpdate(this); if(msg == null){ System.out.println(name+":: No new message"); }else System.out.println(name+":: Consuming message::"+msg); } @Override public void setSubject(Subject sub) { this.topic=sub; } }
注意update()方法的实现,它调用Subject getUpdate()方法来获取要使用的消息。我们可以通过将message作为参数传递给update()方法来避免这种调用。
这是一个简单的测试程序,用于使用我们的Subject主题实现。
package com.journaldev.design.observer; public class ObserverPatternTest { public static void main(String[] args) { //create subject MyTopic topic = new MyTopic(); //create observers Observer obj1 = new MyTopicSubscriber("Obj1"); Observer obj2 = new MyTopicSubscriber("Obj2"); Observer obj3 = new MyTopicSubscriber("Obj3"); //register observers to the subject topic.register(obj1); topic.register(obj2); topic.register(obj3); //attach observer to subject obj1.setSubject(topic); obj2.setSubject(topic); obj3.setSubject(topic); //check if any update is available obj1.update(); //now send message to subject topic.postMessage("New Message"); } }
当我们运行上面的程序时,我们得到以下输出。
Obj1:: No new message
Message Posted to Topic:New Message
Obj1:: Consuming message::New Message
Obj2:: Consuming message::New Message
Java观察者模式类图
观察者设计模式也称为发布 - 订阅模式。其中一些实现是:
- Swing中的java.util.EventListener
- javax.servlet.http.HttpSessionBindingListener
- javax.servlet.http.HttpSessionAttributeListener
- java.util.Observerjava.util.EventListener
- javax.servlet.http.HttpSessionBindingListener
适用场景
在以下任何一种情况下使用Observer模式
- 在一个对象中进行更改会导致其他对象发生更改
- 当抽象有两个方面时,一个依赖于另一个。将这些方面封装在单独的对象中可让您独立地改变和重用它们。
- 当一个对象的更改需要更改其他对象时,您不知道需要更改多少个对象。
- 当一个对象应该能够通知其他对象而不假设这些对象是谁。换句话说,您不希望这些对象紧密耦合。
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