观察者模式 —— 让你的对象知悉现况

电玩女神 2022-07-16 18:13 52阅读 0赞

# 观察者模式 —— 让你的对象知悉现况 #

### 现状 ###

你的团队刚刚签下合同，负责建立Weather公司的下一代气象站——Internet气象站

### 需求 ###

*  气象站必须建立在Weather公司专利申请的WeatherData对象上，WeatherData对象负责追踪目前的天气状况（温度、湿度、气压）
 *  你的团队要建立一个应用，有三种布告板，分别显示：目前的状况、气象统计、简单的预报，要求实时更新
 *  这是一个可扩展的气象站，要公布一组API，让其他开发人员可以写出自己的气象布告板，并插入此应用中 [![1.png][]][1.png 1]

### 我们的工作 ###

建立一个应用，利用WeatherData对象取得数据，并更新三个布告板：目前状况、气象统计、天气预报。并提供一组API，让其他开发人员可以写出自己的气象布告板。

### Weather公司的WeatherData类 ###

WeatherData {
        getTemperature();       // 返回最近的气象测量数据：温度
        getHumidity();          // 返回最近的气象测量数据：湿度
        getPressure();          // 返回最近的气象测量数据：气压
        measurementsChanged();  // 一旦气象测量更新，此方法会被调用
    }

我们的工作是实现measurementsChanged()，好让它更新目前状况、气象统计、天气预报这三个布告板

## 根据目前已有的条件分析 ##

*  WeatherData具有getter方法，可以取得三个测量值：温度、湿度、气压
 *  当新的测量数据备妥时，measurementsChanged()方法就会被调用
 *  我们需要实现三个使用数据的布告板：目前状况布告板、气象统计布告板、天气预报布告板。一旦WeatherData有新的测量，布告板要实时更新
 *  此系统必须可扩展，让其他开发人员建立定制的布告板，用户可以随心所欲地添加或删除任何布告板。

### 一个错误的做法 ###

public class WeatherData {
    
        // 实例变量声明
    
        public void measurementsChanged() {
            float temp = getTemperature();
            float humidity = getHumidity();
            float pressure = getPressure();
    
            currentConditionDisplay.update(temp, humidity, pressure);
            statisticsDisplay.update(temp, humidity, pressure);
            forecastDisplay.update(temp, humidity, pressure);
        }
    
        // 其他的WeatherData方法
    }

这样做的坏处有：  
1. 我们是针对具体实现编程，而非针对接口编程  
2. 对于每个新的布告板，我们都得修改代码  
3. 我们无法再运行时动态地增加（或删除）布告板  
4. 我们尚未封装改变的部分

## 认识观察者模式 ##

### 观察者模式定义了对象之间的一对多依赖，这样一来，当一个对象改变状态时，它的所有依赖者都会受到通知并自动更新 ###

### 生活中的例子 ###

1.  报社的业务是出版报纸
2.  向某家报社订阅报纸，只要他们有新报纸出版，就会给你送来。只要你是他们的订户，你就会一直收到新报纸
3.  当你不想再看报纸的时候，取消订阅，他们就不会再送新报纸来
4.  只要报社还在运营，就会一直有人（或单位）向他们订阅报纸或取消订阅报纸

### 出版者+订阅者=观察者模式 ###

在软件工程中，出版者改称为“主题”（Subject），订阅者改称为“观察者”（Observer）。 [![2.png][]][2.png 1]

### 类图 ###

[![3.png][]][3.png 1]

### 松耦合的威力 ###

当两个对象之间松耦合，它们依然可以交互，但是不太清楚彼此的细节。  
观察者模式提供了一种对象设计，让主题和观察者之间松耦合  
1. 主题只知道观察者实现了某个接口（Observer），而不需要知道具体实现类  
2. 任何时候我们都可以增加新的观察者、运行时可以用新的观察者取代现有观察者、可以删除某些观察者  
3. 当有新类型的观察者出现时，主题的代码无需改变  
4. 可以独立地复用主题或观察者  
5. 改变主体或者观察者的一方，并不会影响另一方

## 气象站问题——解决办法：采用观察者（Observer Pattern） ##

### 观察者模式：观察者模式定义了对象之间的一对多依赖，这样一来，当一个对象改变状态时，它的所有依赖者都会受到通知并自动更新 ###

[![4.png][]][4.png 1]

### 接口设计 ###

public interface Subject {
        void registerObserver(Observer o);
        void removeObserver(Observer o);
        void notifyObservers();
    }
    
    public interface Observer {
        void update(float temp, float humidity, float pressure);
    }
    
    public interface DisplayElement {
        void display();
    }

## Java内置的观察者模式 ##

java.util包内包含了最基本的Observer接口与Observable类，Observer接口与Observable类使用上更方便，因为许多功能都已经事先准备好了。你甚至可以使用推（push）或拉（pull）的方式传送数据。

#### Java内置的观察者模式如何运作 ####

1.  实现观察者接口（java.util.Observer），然后调用Observable的addObserver()方法，即可成为观察者
2.  主题（扩展java.util.Obserable）先调用setChanged()方法，标记状态已改变的事实。然后调用notifyObservers()或者notifyObservers(Object arg)
3.  观察者通过update(Observable o, Object arg)接收通知

setChanged() {
        changed = true;
    }
    
    notifyObservers(Object arg) {
        if(changed) {
            for every observer on the list {
                call update(this, arg)
            }
            changed = false
        }
    }
    
    notifyObservers() {
        notifyObservers(null)
    }

### 运行结果： ###

[![5.png][]][5.png 1]

### 设计原则 ###

1.  找出应用中可能需要变化之处，把它们独立出来，不要和那些不需要变化的代码混在一起  
    在观察者模式中，会改变的是主题的状态，以及观察者的数目和类型。用这个模式，你可以改变依赖于主题状态的对象，却不必改变主题。
2.  针对接口编程，而不是针对实现编程  
    主题与观察者都使用接口：观察者利用主题的接口向主题注册/取消注册等；主题利用观察者的接口通知观察者。好处：松耦合
3.  少用组合，多用继承  
    将List组合到Subject中
4.  为了交互对象之间的松耦合设计而努力  
    松耦合的设计之所以能让我们建立有弹性的OO系统，能够应对变化，是因为对象之间的互相依赖降到了最低

## 要点 ##

*  观察者模式定义了对象之间一对多的关系
 *  主题（也就是可观察者）用一个共同的接口来更新观察者
 *  观察者和可观察者之间用松耦合方式结合（loosecoupling)，可观察者不知道观察者的细节，只知道观察者实现了观察者接口
 *  使用此模式时，你可从被观察者处推（pull）或拉（pull）（拉在本文章中没有实现）数据（然而， 推的方式被认为更“正确”）
 *  有多个观察者时，不可以依赖特定的通知次序
 *  Java有多种观察者模式的实现，包括了通用的java.util.Observable
 *  要注意java.util.Observable实现上所带来的一些问题
 *  如果有必要的话，可以实现自己的Observable，这并不难
 *  Swing大量使用观察者模式，许多GUI框架也是如此

GitHub地址：https://github.com/linpeiyou/design-patterns-java

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[1.png 1]: https://github.com/linpeiyou/design-patterns-java/blob/master/observer/image/1.png
[2.png]: https://github.com/linpeiyou/design-patterns-java/raw/master/observer/image/2.png
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[3.png]: https://github.com/linpeiyou/design-patterns-java/raw/master/observer/image/3.png
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