设计模式--观察者模式

一、什么是观察者模式

       观察者模式是对象的行为模式，又叫发布-订阅(Publish/Subscribe)模式。观察者模式定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。这个主题对象在状态上发生变化时，会通知所有观察者对象，使它们能够自动更新自己。
举个例子：一个老师通知三个学生写作业，只要老师一发作业通知了，三个学生就会收到通知并进行处理。

什么时候使用观察者模式：
1、 当一个抽象模型有两个方面, 其中一个方面依赖于另一方面。将这二者封装在独立的对象中以使它们可以各自独立地改变和复用；
2、当对一个对象的改变需要同时改变其它对象, 而不知道具体有多少对象有待改变；
3、当一个对象必须通知其它对象，而它又不能假定其它对象是谁。换言之, 你不希望这些对象是紧密耦合的；
比如账户改变了发送短信；用户操作了记录操作行为等；

观察者模式所涉及的角色有：
　　●　　抽象主题(Subject)角色：抽象主题角色把所有观察者对象的保存在一个集合里（比如ArrayList对象），每个主题都可以有任何数量的观察者。抽象主题提供一个接口，可以增加和删除观察者对象，抽象主题角色又叫做抽象被观察者(Observable)角色。
　　●　　具体主题(ConcreteSubject)角色：（抽象主题角色的实现类）将有关状态存入具体观察者对象；在具体主题的内部状态改变时，给所有登记过的观察者发出通知。具体主题角色又叫做具体被观察者(Concrete Observable)角色。
　　●　　抽象观察者(Observer)角色：为所有的具体观察者定义一个接口，在得到主题的通知时更新自己，这个接口叫做更新接口。
　　●　　具体观察者(ConcreteObserver)角色：（抽象观察者角色的实现类）存储与主题的状态自恰的状态。具体观察者角色实现抽象观察者角色所要求的更新接口，以便使本身的状态与主题的状态相协调。

二、例子

写老师通知学生写作业的例子，根据以上观察者模式角色可知通常有两个接口及其实现类（抽象主题和观察者角色接口及两者的实现类，老师是主题角色，学生是观察者角色）。下面开始代码：

1、抽象观察者角色接口：提供观察者接收到通知修改状态的方法；

/** * 观察者 */public interface Observer {    //当主题发送通知给观察者时，观察者改变状态    void update(String info);}

2、抽象主题角色接口：提供增加／删除／通知观察者的方法；

/** * 主题接口 */public interface Subject {    void addObserver(Observer observer);    void removeObserver(Observer observer);    void notifyObserver(String info);}

3、主题接口实现类：提供一个集合存放观察者，提供一个变量提供信息给观察者相应信息；

/** * 主题接口实现类 */public class TeacherSubject implements Subject {    //用来存放和记录观察者    private List<Observer> observers = new ArrayList<Observer>();    //记录状态的字符串    private String info;    @Override    public void addObserver(Observer observer) {        observers.add(observer);    }    @Override    public void removeObserver(Observer observer) {        int i = observers.indexOf(observer);        if (i >= 0) {            observers.remove(i);        }    }    @Override    public void notifyObserver(String info) {        System.out.println("今天的作业是" + info);        for (Observer observer : observers) {            observer.update(info);        }    }}

4、观察者接口实现类：如果不考虑取消观察，可以不提供主题角色变量（在构造观察者对象的时候将观察者放到集合里）

/** * 观察者接口实现类 */public class StudentObserver implements Observer {    //保存一个主题对象的引用,以后如果想取消订阅,有了这个引用会比较方便    private TeacherSubject t;    //学生的姓名,用来标识不同的学生对象    private String name;    //构造器用来注册观察者    public StudentObserver(String name, TeacherSubject t) {        this.name = name;        this.t = t;        //每新建一个学生对象,默认添加到观察者的行列        t.addObserver(this);    }    @Override    public void update(String info) {        System.out.println(name + "收到作业:" + info);    }}

5、测试类：一个老师，通知三个学生

public class TestObserver {    public static void main(String[] args) {        TeacherSubject teacher = new TeacherSubject();        StudentObserver zhangSan = new StudentObserver("张三", teacher);        StudentObserver liSi = new StudentObserver("李四", teacher);        StudentObserver wangWu = new StudentObserver("王五", teacher);        teacher.notifyObserver("第二页第六题");        teacher.notifyObserver("第三页第七题");        teacher.notifyObserver("第五页第八题");    }}

以上例子很明显透露出观察者模式的一个缺点：循环！

三、推模型和拉模型

在观察者模式中，又分为推模型和拉模型两种方式。
　　●　　推模型
　　　　 主题对象向观察者推送主题的详细信息，不管观察者是否需要，推送的信息通常是主题对象的全部或部分数据。

　　●　　拉模型
　　　　 主题对象在通知观察者的时候，只传递少量信息。如果观察者需要更具体的信息，由观察者主动到主题对象中获取，相当于是观察者从主题对象中拉数据。一般这种模型的实现中，会把主题对象自身通过update()方法传递给观察者，这样在观察者需要获取数据的时候，就可以通过这个引用来获取了。
　　　　
两种模式的比较：
推模型是假定主题对象知道观察者需要的数据；而拉模型是主题对象不知道观察者具体需要什么数据，没有办法的情况下，干脆把自身传递给观察者，让观察者自己去按需要取值；
推模型可能会使得观察者对象难以复用，因为观察者的update()方法是按需要定义的参数，可能无法兼顾没有考虑到的使用情况。这就意味着出现新情况的时候，就可能提供新的update()方法，或者是干脆重新实现观察者；而拉模型就不会造成这样的情况，因为拉模型下，update()方法的参数是主题对象本身，这基本上是主题对象能传递的最大数据集合了，基本上可以适应各种情况的需要。

拉模式具体代码区别就是传的参数，代码不提供了。

四、JAVA提供的对观察者模式的支持

java.util库里面，提供了一个Observable类以及一个Observer接口，构成JAVA语言对观察者模式的支持。
1、Observer接口：
       抽象观察者接口，该接口只定义了一个方法，即update()方法，当被观察者对象的状态发生变化时，被观察者对象的notifyObservers()方法就会调用这一方法；
2、Observable抽象类：
       被观察者类（主题角色类）都是java.util.Observable类的子类。

使用javaAPI的观察者模式需要明白这么几件事情:
1、如何使对象变为观察者?
　　实现观察者接口(java.util.Observer)，然后调用Observable对象的addObserver()方法，不想再当观察者时,调用deleteObserver()就可以了；
2、被观察者(主题)如何发出通知?
　　第一步：先调用setChanged()方法，标识状态已经改变的事实；
　　第二步：调用notifyObservers()方法或notifyObservers(Object arg)，这就牵扯到推(push)和拉(pull)的方式传送数据。如果想用push的方式”推”数据给观察者，可以把数据当做数据对象传送给notifyObservers(Object arg)方法，其中的arg可以为任意对象，意思是你可以将任意对象传送给每一个观察者。如果调用不带参数的notifyObserver()方法，则意味着你要使用pull的方式去主题对象中”拉”来所需要的数据；
3、观察者如何接收通知?
　　观察者只需要实现一个update(Observable o,Object arg)方法，第一个参数o，是指定通知是由哪个主题下达的，第二个参数arg就是上面notifyObserver(Object arg)里传入的数据,如果不传该值，arg为null；

下面使用java内置API实现上面我所写的老师和学生的例子:
1、主题角色类（继承Observable类）

public class Teacher extends Observable {    private String info;    public void setHomework(String info) {        this.info = info;        System.out.println("布置的作业是" + info);        setChanged();        notifyObservers();//这里使用了拉模式观察，如果使用推模式可以在改方法传参数，会在观察者update方法的第二个参数获取到    }    public String getInfo() {        return info;    }}

2、观察者对象类（实现Observer接口）

public class Student implements Observer {    private Observable ob;    private String name;    public Student(String name, Observable ob) {        this.ob = ob;        this.name = name;        ob.addObserver(this);    }    @Override    public void update(Observable o, Object arg) {        Teacher t = (Teacher) o;        System.out.println(name + "收到作业信息:" + t.getInfo());    }}

3、测试方法类似，就不写了

五、优缺点

优点：
1、观察者模式支持广播通讯。被观察者会向所有的登记过的观察者发出通知；
2、观察者模式在被观察者和观察者之间建立一个抽象的耦合。被观察者角色所知道的只是一个具体观察者列表，每一个具体观察者都符合一个抽象观察者的接口。被观察者并不认识任何一个具体观察者，它只知道它们都有一个共同的接口；
缺点：
1、如果一个被观察者对象有很多的直接和间接的观察者的话，将所有的观察者都通知到会花费很多时间；
2、如果在被观察者之间有循环依赖的话，被观察者会触发它们之间进行循环调用，导致系统崩溃。在使用观察者模式是要特别注意这一点；

参考文档：
1、https://www.cnblogs.com/fingerboy/p/5468994.html
2、https://www.cnblogs.com/java-my-life/archive/2012/05/16/2502279.html