【设计模式】HeadFirst设计模式（二）：观察者(Observer)模式

一、观察者模式定义

在观察者模式中，一个被观察者管理所有依赖于它的观察者对象，它定义了一个一对多的依赖关系，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。

主题（被观察者）通过一个共同的接口来更新观察者，观察者依赖于此主题。

二、观察者模式例子——气象监测系统

描述：

气象监测系统分为三个部分：气象站（获取实际气象数据的物理装置）、WeatherData对象（追踪来自气象站的数据，并更新布告板）和布告板（显示目前天气状况给用户看）

布告板分为三个：目前状况（显示WeatherData当前观测值）、气象统计（显示最小、平均和最大的观测值）、天气预报（根据气压计显示天气预报）

目标：

当WeatherData对象改变的时候，自动更新三个布告板

实现：

首先，我们看一下WeatherData类的源文件：

getTemperature()、getHumidity()、getPressure()三个方法分别为获得温度、湿度、气压

measurementsChanged()：一旦测量更新，此方法会被调用（不需要在乎如何被调用）

然后，我们在measurementsChanged()方法里边添加代码：

<span style="font-family:SimSun;font-size:18px;">public void measurementsChanged() {float temp = getTemperature();float humidity = getHumidity();float pressure = getPressure();//在这个三个方法更新了三个布告板currentConditionsDisplay.update(temp,humidity,pressure);statisticsDisplay.update(temp,humidity,pressure);forecastDisplay.update(temp,humidity,pressure);}</span>

我们看到，上边的三个方法像是一个统一的接口，并且是改变的，是针对具体实现编程的，这会导致以后在增加或删除布告板时必须修改程序

在这里，引入一个概念——松耦合：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：

主题只需要知道观察者实现了某个接口（Observer接口），主题不需要知道观察者的具体类是谁，做了什么或其他任何细节

可以画出来类图：

一个主题可以拥有很多的观察者（它们之间是组合的关系，下边会介绍），主题里边有以下方法：

registerObserver()：给主题注册观察者

removeObserver()：移除主题的观察者

notifyObserver()：通知观察者

观察者有一个方法：

update()：根据通知进行更新

下边，把气象站的类图设计出来并对其具体实现：

Subject接口：具有注册、移除、通知观察者方法

WeatherData类，继承Subject接口：

(1) 属性：观察者List、温度、湿度、气压

(2) 方法：注册、移除、通知观察者，获得温度、湿度、气压和当状态发生改变的时候通知观察者

Observer接口：具有更新方法

DisplayMent接口：为布告板建立的同意接口，布告板只需要实现display方法

CurrentConditionsDisplay类：根据WeatherData对象显示当前观测值

StatisticsDisplay类：显示最小、平均和最大的观测值

下边用代码进行具体的实现：

Subject接口：

<span style="font-family:SimSun;font-size:18px;">public interface Subject {void registerObserver(Observer o);void removeObserver(Observer o);void notifyObservers();}</span>

WeatherData类：

<span style="font-family:SimSun;font-size:18px;">public class WeatherData implements Subject {//放入观察者private ArrayList<Observer> observers;private float temperature;private float humidity;private float pressure;public WeatherData() {observers = new ArrayList<Observer>();}public void registerObserver(Observer o) {observers.add(o);}public void removeObserver(Observer o) {int i = observers.indexOf(o);if (i >= 0) {observers.remove(i);}}public void notifyObservers() {for (int i = 0; i < observers.size(); i++) {Observer observer = (Observer) observers.get(i);observer.update(temperature, humidity, pressure);}}//当状态改变的时候通知观察者public void measurementsChanged() {notifyObservers();}//更新weather data数据public void setMeasurements(float temperature, float humidity,float pressure) {this.temperature = temperature;this.humidity = humidity;this.pressure = pressure;measurementsChanged();}public float getTemperature() {return temperature;}public float getHumidity() {return humidity;}public float getPressure() {return pressure;}}</span>

Observer接口：

<span style="font-family:SimSun;font-size:18px;">public interface Observer {void update(float temp,float humidity, float pressure);}</span>

DisplayMent接口：

<span style="font-family:SimSun;font-size:18px;">public interface DisplayElement {void display();}</span>

CurrentConditionsDisplay类：

<span style="font-family:SimSun;font-size:18px;">public class CurrentConditionsDisplay implements Observer, DisplayElement {private float temperature;private float humidity;//初始化的时候就注册成为观察者public CurrentConditionsDisplay(Subject weatherData) {weatherData.registerObserver(this);}public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {this.temperature = temperature;this.humidity = humidity;display();}public void display() {System.out.println("Current conditions: " + temperature+ "F degrees and " + humidity + "% humidity");}}</span>

StatisticsDisplay类：显示最小、平均和最大的观测值

<span style="font-family:SimSun;font-size:18px;">public class StatisticsDisplay implements Observer, DisplayElement {private float maxTemp = 0.0f;private float minTemp = 200;private float tempSum = 0.0f;private int numReadings;//初始化的时候注册成为观察者public StatisticsDisplay(WeatherData weatherData) {weatherData.registerObserver(this);}public void update(float temp, float humidity, float pressure) {tempSum += temp;numReadings++;if (temp > maxTemp) {maxTemp = temp;}if (temp < minTemp) {minTemp = temp;}display();}public void display() {System.out.println("Avg/Max/Min temperature = "+ (tempSum / numReadings) + "/" + maxTemp + "/" + minTemp);}}</span>

下边写一个main函数来验证一下：

<span style="font-family:SimSun;font-size:18px;">public class WeatherStation {public static void main(String[] args) {WeatherData weatherData = new WeatherData();CurrentConditionsDisplay cu = new CurrentConditionsDisplay(weatherData);StatisticsDisplay st = new StatisticsDisplay(weatherData);weatherData.setMeasurements(80, 65, 30.4f);System.out.println("======================");weatherData.setMeasurements(82, 70, 29.2f);System.out.println("======================");weatherData.setMeasurements(78, 90, 29.2f);System.out.println("======================");//下边把StatisticsDisplay这个观察者移除了weatherData.removeObserver(st);weatherData.setMeasurements(90, 70, 35.5f);}}</span>

输出：

<span style="font-family:SimSun;font-size:18px;">Current conditions: 80.0F degrees and 65.0% humidityAvg/Max/Min temperature = 80.0/80.0/80.0======================Current conditions: 82.0F degrees and 70.0% humidityAvg/Max/Min temperature = 81.0/82.0/80.0======================Current conditions: 78.0F degrees and 90.0% humidityAvg/Max/Min temperature = 80.0/82.0/78.0======================Current conditions: 90.0F degrees and 70.0% humidity</span>