对象间的联动——观察者模式

来源：互联网发布：与权志龙合照软件编辑：程序博客网时间：2024/05/23 12:48

什么是观察者模式

在软件系统中，一个对象的状态或行为的变化将导致其他对象的状态或行为也发生改变，它们之间将产生联动，正所谓“触一而牵百发”。为了更好地描述对象之间存在的这种一对多（包括一对一）的联动，观察者模式应运而生，它定义了对象之间一种一对多的依赖关系，让一个对象的改变能够影响其他对象。

观察者模式是使用频率最高的设计模式之一，它用于建立一种对象与对象之间的依赖关系，一个对象发生改变时将自动通知其他对象，其他对象将相应作出反应。在观察者模式中，发生改变的对象称为观察目标，而被通知的对象称为观察者，一个观察目标可以对应多个观察者，而且这些观察者之间可以没有任何相互联系，可以根据需要增加和删除观察者，使得系统更易于扩展。

观察者模式定义如下：

观察者模式(Observer Pattern)：定义对象之间的一种一对多依赖关系，使得每当一个对象状态发生改变时，其相关依赖对象皆得到通知并被自动更新。观察者模式的别名包括发布-订阅（Publish/Subscribe）模式、模型-视图（Model/View）模式、源-监听器（Source/Listener）模式或从属者（Dependents）模式。观察者模式是一种对象行为型模式。

观察者模式结构中通常包括观察目标和观察者两个继承层次结构，其结构如图：

这里写图片描述

在观察者模式结构图中包含如下几个角色：

● Subject（目标）：目标又称为主题，它是指被观察的对象。在目标中定义了一个观察者集合，一个观察目标可以接受任意数量的观察者来观察，它提供一系列方法来增加和删除观察者对象，同时它定义了通知方法notify()。目标类可以是接口，也可以是抽象类或具体类。

● ConcreteSubject（具体目标）：具体目标是目标类的子类，通常它包含有经常发生改变的数据，当它的状态发生改变时，向它的各个观察者发出通知；同时它还实现了在目标类中定义的抽象业务逻辑方法（如果有的话）。如果无须扩展目标类，则具体目标类可以省略。

● Observer（观察者）：观察者将对观察目标的改变做出反应，观察者一般定义为接口，该接口声明了更新数据的方法update()，因此又称为抽象观察者。

● ConcreteObserver（具体观察者）：在具体观察者中维护一个指向具体目标对象的引用，它存储具体观察者的有关状态，这些状态需要和具体目标的状态保持一致；它实现了在抽象观察者Observer中定义的update()方法。通常在实现时，可以调用具体目标类的attach()方法将自己添加到目标类的集合中或通过detach()方法将自己从目标类的集合中删除。

观察者模式描述了如何建立对象与对象之间的依赖关系，以及如何构造满足这种需求的系统。观察者模式包含观察目标和观察者两类对象，一个目标可以有任意数目的与之相依赖的观察者，一旦观察目标的状态发生改变，所有的观察者都将得到通知。作为对这个通知的响应，每个观察者都将监视观察目标的状态以使其状态与目标状态同步，这种交互也称为发布-订阅(Publish-Subscribe)。观察目标是通知的发布者，它发出通知时并不需要知道谁是它的观察者，可以有任意数目的观察者订阅它并接收通知。

下面通过示意代码来对该模式进行进一步分析。首先我们定义一个抽象目标Subject，典型代码如下所示：

import java.util.*;abstract class Subject {    //定义一个观察者集合用于存储所有观察者对象    protected ArrayList observers<Observer> = new ArrayList();    //注册方法，用于向观察者集合中增加一个观察者    public void attach(Observer observer) {        observers.add(observer);    }    //注销方法，用于在观察者集合中删除一个观察者    public void detach(Observer observer) {        observers.remove(observer);    }    //声明抽象通知方法    public abstract void notify();}

具体目标类ConcreteSubject是实现了抽象目标类Subject的一个具体子类，其典型代码如下所示：

class ConcreteSubject extends Subject {    //实现通知方法    public void notify() {        //遍历观察者集合，调用每一个观察者的响应方法        for(Object obs:observers) {            ((Observer)obs).update();        }    }   }

抽象观察者角色一般定义为一个接口，通常只声明一个update()方法，为不同观察者的更新（响应）行为定义相同的接口，这个方法在其子类中实现，不同的观察者具有不同的响应方法。抽象观察者Observer典型代码如下所示：

interface Observer {    //声明响应方法    public void update();}

在具体观察者ConcreteObserver中实现了update()方法，其典型代码如下所示：

class ConcreteObserver implements Observer {    //实现响应方法    public void update() {        //具体响应代码    }}

上面就是观察者模式的典型实现方式。观察者模式的重要性在java中也有所体现。

JDK对观察者模式的支持

观察者模式在Java语言中的地位非常重要。在JDK的java.util包中，提供了Observable类以及Observer接口，它们构成了JDK对观察者模式的支持。如图所示：

这里写图片描述

上面是JDK提供的Observable类及Observer接口结构图。

(1) Observer接口

在java.util.Observer接口中只声明一个方法，它充当抽象观察者，其方法声明代码如下所示：
void update(Observable o, Object arg);

当观察目标的状态发生变化时，该方法将会被调用，在Observer的子类中将实现update()方法，即具体观察者可以根据需要具有不同的更新行为。当调用观察目标类Observable的notifyObservers()方法时，将执行观察者类中的update()方法。

(2) Observable类

java.util.Observable类充当观察目标类，在Observable中定义了一个向量Vector来存储观察者对象，它所包含的方法及说明见表所示：

方法名方法描述 Observable() 构造方法，实例化Vector向量。 addObserver(Observer o) 用于注册新的观察者对象到向量中。 deleteObserver (Observer o) 用于删除向量中的某一个观察者对象。 notifyObservers()和notifyObservers(Object arg) 通知方法，用于在方法内部循环调用向量中每一个观察者的update()方法。 deleteObservers() 用于清空向量，即删除向量中所有观察者对象。 setChanged() 该方法被调用后会设置一个boolean类型的内部标记变量changed的值为true，表示观察目标对象的状态发生了变化。 clearChanged() 用于将changed变量的值设为false，表示对象状态不再发生改变或者已经通知了所有的观察者对象，调用了它们的update()方法。 hasChanged() 用于测试对象状态是否改变。 countObservers() 用于返回向量中观察者的数量。

我们可以直接使用Observer接口和Observable类来作为观察者模式的抽象层，再自定义具体观察者类和具体观察目标类，通过使用JDK中的Observer接口和Observable类，可以更加方便地在Java语言中应用观察者模式。

使用JDK提供的接口实现观察者模式

接下来我们通过一个小例子来看看如何使用JDK所提供的接口来实现观察者模式，其代码如下：

import java.util.Observable;/** * 被观察对象-Lyong的CSDN博客 */public class LyongCSDN extends Observable {    /**     * 发布新文章     * @param content 文章内容     */    public void release(String content) {        // 设置网站有内容改变        setChanged();        // 通知订阅的小伙伴们        notifyObservers(content);    }    @Override    public String toString() {        return "Lyong-CSDN博客";    }}

这里我们模拟CSDN的订阅，被观察者则是我的CSDN博客，被观察者继承了java.util.Observable，然后声明了一个release方法，这个方法为发布新文章的方法，当我的CSDN博客发不新文章之后会通知所有的已经订阅我博客的小伙伴们，他们会第一时间知道我有新文章发布。

下面是具体的订阅者代码实现：

/** * 具体的订阅者 */public class Subscriber implements Observer {    private String name;    public Subscriber(String name) {        this.name = name;    }    @Override    public void update(Observable o, Object arg) {        System.out.println("亲爱的" + name + "你好！\n" + o.toString() + "有新文章，具体内容请看" + arg);    }}

具体的订阅者实现了import java.util.Observer;接口，并实现了update方法，在此方法中我们打印出一段信息，提示订阅者。

下面是客户端调用，代码如下：

public static void main(String[] args) {        // Lyong的CSDN博客        LyongCSDN webSet = new LyongCSDN();        // 订阅者        Subscriber subscriber1 = new Subscriber("Coder-1");        Subscriber subscriber2 = new Subscriber("Coder-2");        Subscriber subscriber3 = new Subscriber("Coder-3");        Subscriber subscriber4 = new Subscriber("Coder-4");        // 同行的小伙伴们订阅了Lyong的博客        webSet.addObserver(subscriber1);        webSet.addObserver(subscriber2);        webSet.addObserver(subscriber3);        webSet.addObserver(subscriber4);        // 有新文章发布会通知所有已经订阅了的小伙伴们        webSet.release("http://blog.csdn.net/todo_");    }

我们模拟了四个小伙伴订阅了Lyong的CSDN博客，然后Lyong发布一篇新文章之后，这四位小伙伴都会第一时间收到这条通知。运行之后效果为：

亲爱的Coder-4你好！Lyong-CSDN博客有新文章，具体内容请看http://blog.csdn.net/todo_亲爱的Coder-3你好！Lyong-CSDN博客有新文章，具体内容请看http://blog.csdn.net/todo_亲爱的Coder-2你好！Lyong-CSDN博客有新文章，具体内容请看http://blog.csdn.net/todo_亲爱的Coder-1你好！Lyong-CSDN博客有新文章，具体内容请看http://blog.csdn.net/todo_

观察者模式总结

观察者模式是一种使用频率非常高的设计模式，无论是移动应用、Web应用或者桌面应用，观察者模式几乎无处不在，它为实现对象之间的联动提供了一套完整的解决方案，凡是涉及到一对一或者一对多的对象交互场景都可以使用观察者模式。观察者模式广泛应用于各种编程语言的GUI事件处理的实现，在基于事件的XML解析技术（如SAX2）以及Web事件处理中也都使用了观察者模式。