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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