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观察者模式

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还是老样子，无需求，不设计。更好的设计只是为了解决需求而诞生
有这样的一个需求：（天气预报的项目）

  1. 气象站可以将每天测量到的温度，湿度，气压等等以公告的形式发布出去(比如发布到自己的网站或第三方)。
  2. 需要设计开放型API，便于其他第三方也能接入气象站获取数据。
  3. 提供温度、气压和湿度的接口
  4. 测量数据更新时，要能实时的通知给第三方

普通解决方案： 通过对气象站项目的分析，我们可以初步设计出一个WeatherData类
类图：观察者模式说明

  1. 通过getXxx方法，可以让第三方接入，并得到相关信息.
  2. 当数据有更新时，气象站通过调用dataChange() 去更新数据，（第三方通过定时器的方式）
  3. 也可以推送
观察者模式

以上就是普通方案的大体解决思路，接下来直接上代码，来更好的理解。

推送的方式

  • CurrentConditions(显示当前天气情况（可以理解成是气象站自己的网站）)
public class CurrentConditions {
	// 温度，气压，湿度
	private float temperature;
	private float pressure;
	private float humidity;

	//更新 天气情况，是由 WeatherData 来调用，我使用推送模式
	public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {
		this.temperature = temperature;
		this.pressure = pressure;
		this.humidity = humidity;
		display();
	}

	//显示
	public void display() {
		System.out.println("***Today mTemperature: " + temperature + "***");
		System.out.println("***Today mPressure: " + pressure + "***");
		System.out.println("***Today mHumidity: " + humidity + "***");
	}
}

  • WeatherData(核心类、含有 CurrentConditions 对象、当数据有更新时，就主动的调用   CurrentConditions对象update方法(含 display), 这样他们（接入方）就看到最新的信息)
public class WeatherData {
	private float temperatrue;
	private float pressure;
	private float humidity;
	private CurrentConditions currentConditions;
	//加入新的第三方

	public WeatherData(CurrentConditions currentConditions) {
		this.currentConditions = currentConditions;
	}

	public float getTemperature() {
		return temperatrue;
	}

	public float getPressure() {
		return pressure;
	}

	public float getHumidity() {
		return humidity;
	}

	public void dataChange() {
		//调用 接入方的 update
		currentConditions.update(getTemperature(), getPressure(), getHumidity());
	}

	//当数据有更新时，就调用 setData
	public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) {
		this.temperatrue = temperature;
		this.pressure = pressure;
		this.humidity = humidity;
		//调用dataChange， 将最新的信息 推送给 接入方 currentConditions
		dataChange();
	}
}

  • Client
public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		//创建接入方 currentConditions
		CurrentConditions currentConditions = new CurrentConditions();
		//创建 WeatherData 并将 接入方 currentConditions 传递到 WeatherData中
		WeatherData weatherData = new WeatherData(currentConditions);
		
		//更新天气情况
		weatherData.setData(30, 150, 40);
		
		//天气情况变化
		System.out.println("============天气情况变化=============");
		weatherData.setData(40, 160, 20);
		

	}
}

以上就是利用普通方法解决天气预报的一个功能，相信大家也看出来了其中的弊端：

  1. 无法在运行时动态的添加第三方 (XX 网站)
  2. 违反ocp原则

在WeatherData中，当增加一个第三方，都需要创建一个对应的第三方的公告板对象，并加入到dataChange, 不利于维护，也不是动态加入

综上所述我们引出了我们本次的主角观察者模式

观察者模式(Observer)

基本概念（原理）

观察者模式有点类似订报纸、订杂志的、订奶（奶站）业务

  • 奶站：相当于图中的Subject
  • 用户/第三方相当于Observer
观察者模式

Subject：登记注册、移除和通知

  1. registerObserver 注册
  2. removeObserver 移除
  3. notifyObservers() 通知所有的注册的用户，根据不同需求，可以是更新数据，让用户来取，也可能是实施推送，看具体需求定
观察者模式

Observer：接收输入

  • 观察者模式：对象之间多对一依赖的一种设计方案，被依赖的对象为Subject，依赖的对象为Observer，Subject通知Observer变化,比如这里的奶站是Subject，是1的一方。用户是Observer，是多的一方。

简单的观察者模式的基本概念已经讲解完了，接下来我们就使用观察者模式来针对上述案例进行一个优化。

应用案例类图

观察者模式

代码演示

  • Subject(是一个接口，WeatherData来实现)
public interface Subject {
	
	public void registerObserver(Observer o);
	public void removeObserver(Observer o);
	public void notifyObservers();
}
  • Observer（观察者接口,具体的观察者来实现）
public interface Observer {

	public void update(float temperature, float pressure, float humidity);
}
  • CurrentConditions（具体的观察者，实现Observer）
public class CurrentConditions implements Observer {

	// 温度，气压，湿度
	private float temperature;
	private float pressure;
	private float humidity;

	// 更新 天气情况，是由 WeatherData 来调用，我使用推送模式
	public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {
		this.temperature = temperature;
		this.pressure = pressure;
		this.humidity = humidity;
		display();
	}

	// 显示
	public void display() {
		System.out.println("***Today mTemperature: " + temperature + "***");
		System.out.println("***Today mPressure: " + pressure + "***");
		System.out.println("***Today mHumidity: " + humidity + "***");
	}
}

  • WeatherData
  1. 包含最新的天气情况信息
  2. 含有 观察者集合，使用ArrayList管理
  3. 当数据有更新时，就主动的调用   ArrayList, 通知所有的（接入方）就看到最新的信息
public class WeatherData implements Subject {
	private float temperatrue;
	private float pressure;
	private float humidity;
	//观察者集合
	private ArrayList<Observer> observers;
	
	//加入新的第三方

	public WeatherData() {
		observers = new ArrayList<Observer>();
	}

	public float getTemperature() {
		return temperatrue;
	}

	public float getPressure() {
		return pressure;
	}

	public float getHumidity() {
		return humidity;
	}

	public void dataChange() {
		//调用 接入方的 update
		
		notifyObservers();
	}

	//当数据有更新时，就调用 setData
	public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) {
		this.temperatrue = temperature;
		this.pressure = pressure;
		this.humidity = humidity;
		//调用dataChange， 将最新的信息 推送给 接入方 currentConditions
		dataChange();
	}

	//注册一个观察者
	@Override
	public void registerObserver(Observer o) {
		// TODO Auto-generated method stub
		observers.add(o);
	}

	//移除一个观察者
	@Override
	public void removeObserver(Observer o) {
		// TODO Auto-generated method stub
		if(observers.contains(o)) {
			observers.remove(o);
		}
	}

	//遍历所有的观察者，并通知
	@Override
	public void notifyObservers() {
		// TODO Auto-generated method stub
		for(int i = 0; i < observers.size(); i++) {
			observers.get(i).update(this.temperatrue, this.pressure, this.humidity);
		}
	}
}

  • Client
public class Client {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		//创建一个WeatherData
		WeatherData weatherData = new WeatherData();
		
		//创建观察者
		CurrentConditions currentConditions = new CurrentConditions();
		
		//注册到weatherData
		weatherData.registerObserver(currentConditions);
		weatherData.registerObserver(baiduSite);
		
		//测试
		System.out.println("通知各个注册的观察者, 看看信息");
		weatherData.setData(10f, 100f, 30.3f);
		
	}

}

以上就是根据观察者模式将案例进行一个改造，我们之前有说过，传统解决方式不易扩展，违反了OCP原则，假设我们此时要新增一个Baidu的观察者呢？看看观察者模式有什么优势呢？

  • BaiduSite（其实直接实现Observer即可）
public class BaiduSite implements Observer {

	// 温度，气压，湿度
	private float temperature;
	private float pressure;
	private float humidity;

	// 更新 天气情况，是由 WeatherData 来调用，我使用推送模式
	public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {
		this.temperature = temperature;
		this.pressure = pressure;
		this.humidity = humidity;
		display();
	}

	// 显示
	public void display() {
		System.out.println("===百度网站====");
		System.out.println("***百度网站 气温 : " + temperature + "***");
		System.out.println("***百度网站 气压: " + pressure + "***");
		System.out.println("***百度网站 湿度: " + humidity + "***");
	}

}

此时我们就已经新增了一个BaiduSite的接收者，我们来测试一下吧

  • Client
public class Client {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		//创建一个WeatherData
		WeatherData weatherData = new WeatherData();
		
		//创建观察者
		CurrentConditions currentConditions = new CurrentConditions();
		BaiduSite baiduSite = new BaiduSite();
		
		//注册到weatherData
		weatherData.registerObserver(currentConditions);
		weatherData.registerObserver(baiduSite);
		
		//测试
		System.out.println("通知各个注册的观察者, 看看信息");
		weatherData.setData(10f, 100f, 30.3f);
		
		// 删除操作
		weatherData.removeObserver(currentConditions);
		//测试
		System.out.println();
		System.out.println("通知各个注册的观察者, 看看信息");
		weatherData.setData(10f, 100f, 30.3f);
	}

}

到这里，不知道有没有感受到观察者模式的好处呢，很动态，对不对
小结：

  1. 观察者模式设计后，会以集合的方式来管理用户(Observer)，包括注册，移除和通知。
  2. 这样，我们增加观察者(这里可以理解成一个新的公告板)，就不需要去修改核心类WeatherData不会修改代码，遵守了ocp原则。

好了，到这里观察者模式的应用模式的分析就讲到这里了，接下来讲解一下观察者模式在JDK源码中的使用吧。

观察者模式的在JDK中的使用 源码分析

Jdk的Observable类就使用了观察者模式

源码分析

让我们遨游在源码的深渊里吧，哈哈

  • 我们先看一下Observable这个类的源码
观察者模式
  • 我们发现Observable里面有一个集合Vector<Observer>,Observer这是一个接口，这个接口里面也有一个update方法
观察者模式
  • 我们刚刚也说到了Observable里面有一个集合Vector<Observer>,那么它是由实现了相关的方法呢。我们发现其实已经实现了比如addObserver（前面的注册register）、deleteObserver（前面的remove）、还有一个notifyObservers.
观察者模式
  • 上面说的notifyObservers这个方法里面调用了 notifyObservers(Object arg)这个方法
观察者模式
  • notifyObservers(Object arg)这个方法对这个 obs进行了一个遍历，并且从集合arrLocal中取出来后，转换成Observer，调用用其update方法.
观察者模式
  • 其实这里和我们之前讲的就几乎一样，唯一不一样的就是Observable相当于Subject，而不是去实现一个Subject，现在的Subject直接就是一个类。

源码角色简要分析

  • Observable 的作用和地位等价于 我们前面讲过Subject
  • Observable 是类，不是接口，类中已经实现了核心的方法 ,即管理Observer的方法 add.. delete .. notify…
  • Observer 的作用和地位等价于我们前面讲过的 Observer, 有update
  • Observable 和 Observer 的使用方法和前面讲过的一样，只是Observable 是类，通过继承来实现观察者模式

讲到这里本章节的观察者设计模式就已经讲完了。不知小伙伴是否有所收获呢。如果有欢迎点赞关注。

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原文始发于微信公众号（码上遇见你）：观察者模式

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文章由极客之音整理，本文链接：https://www.bmabk.com/index.php/post/78867.html

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