观察者模式(从放弃到入门)
来源:互联网 发布:中国历年国防支出数据 编辑:程序博客网 时间:2024/05/29 13:21
观察者模式(从放弃到入门)
- 观察者模式从放弃到入门
- 需求1错误示范
- 需求2观察者模式
- 认识观察者模式
- 需求3Java中自带的观察者模式
- 思考
- 源码Observable Observer 解析
- 一些体会
今天分享第二个模式,观察者模式。相信作Android开发或者Java开发的童鞋都听说过这个模式,而且有很多流行的框架都是使用了观察者模式,例如著名的RxJava。而且Java中直接就自带了观察者模式,可见它有多常用。
然后文中的例子也是来自 Head First 设计模式,很棒的一本书,推荐大家看看。
废话不多说了,直接上需求:
需求1:错误示范
系统中有3个东东:气象站(温度,湿地,气压等),WeatherData对象(获取各种消息的变化),广告板(显示变化)。直接上一张书上的图好了:
注意一定,公告板只是一种展示,可能还有其他功能的公告板,获取相同的数据,但是做不同的处理。图中是做目前的状态展示,还可能有气候统计,天气预测等。
意思就是说:我们可以将 WeatherData对象看作一个消息的来源,它的各项参数会不停的变化,他的每一次变化,都需要通知广告板做出相应的处理。
那么最简单的设计就来了,既然后很多公告板,那么我的WeatherData对象中,存放他们的引用,然后当我的值变化的时候,依次调用公告板的change() 函数通知变化不久搞定了。代码如下:
WeatherData .java
public class WeatherData { CurrentConditionDisplay cDisplay; StaticsDisplay sDisplay; ForecastDisplay fDisplay; public WeatherData(){ cDisplay = new CurrentConditionDisplay(); sDisplay = new StaticsDisplay(); fDisplay = new ForecastDisplay(); } // 冲气象站获取到数据时执行更新 public void measurementsChanged(){ double temp = getTemperature(); double humidity = getHumidity(); double pressure = getPressure(); cDisplay.update(temp, humidity, pressure); sDisplay.update(temp, humidity, pressure); fDisplay.update(temp, humidity, pressure); } public float getTemperature(){ //TODO: 冲气象站获取温度 return 1.0f; } public float getHumidity(){ //TODO: 冲气象站获取湿度 return 2.0f; } public float getPressure(){ //TODO: 冲气象站获取气压 return 3.0f; }}
其他代码都不用看,我们关注measurementsChanged() 方法,通过 getXXX() 方法获取到变化之后,通知本类中的3个广告板对象调用 update(…) 方法,做出相应的更新。
IUpdate.java
public interface IUpdate { void update(double temp, double humidity, double presure);}
ForecastDisplay.java
public class ForecastDisplay implements IUpdate{ public void update(double temp, double humidity, double presure) { System.out.println("I doing forecast work:"+temp+","+humidity+","+presure); }}
StaticsDisplay.java
public class StaticsDisplay implements IUpdate{ public void update(double temp, double humidity, double presure) { System.out.println("I doing statics work:"+temp+","+humidity+","+presure); }}
CurrentConditionDisplay .java
public class CurrentConditionDisplay implements IUpdate{ public void update(double temp, double humidity, double presure) { System.out.println("I doing current work:"+temp+","+humidity+","+presure); }}
客户端调用:
Main.java
public class Main { public static void main(String[] args) { WeatherData wd = new WeatherData(); wd.measurementsChanged(); }}
输出
I doing current work:1.0,2.0,3.0I doing statics work:1.0,2.0,3.0I doing forecast work:1.0,2.0,3.0
首先必须说,这样写问题真是太大了:
- 没有面相接口编程的思想(WeatherData类中直接使用CurrentConditionDisplay ,其实可以使用 IUpdate接口
- 如果还有新的广告板,需要修改WeatherData
- 如果通知的信号(温度,湿度,气压)再增加一个风力,那么IUpdate需要修改,所有的广告版都需要修改。
需求2:观察者模式
先上一张图:
现在我们要解决上面的3个问题:
认识观察者模式
在上面的示范中,我们其实可以看作,广告板(观察者Observer),时刻关注着 WeatherData (主题Subject) 的变化,如果有变化,则通知广告板更新。看看代码:
首先提供主题和观察者两个接口:
ISubject.java
public interface ISubject { void registObserver(IObserver o); void removeObserver(IObserver o); void notifyObservers();}
IObserver .java
public interface IObserver { public void update(double temp, double humidity, double pressure);}
WeatherData.java
public class WeatherData implements ISubject { private Set<IObserver> observers = new HashSet<IObserver>(); double temp; double humidity; double pressure; public void registObserver(IObserver o) { observers.add(o); } public void removeObserver(IObserver o) { observers.remove(o); } public void notifyObservers() { for (IObserver o : observers) { o.update(temp, humidity, pressure); } } public void mesurementsChanged(double temp, double humidity, double pressure) { this.temp = temp; this.humidity = humidity; this.pressure = pressure; notifyObservers(); }}
用一个 Set observers 来装所有关注这个Subject的观察者,在 mesurementsChanged() 中先更新自己的数据,然后通知所有观察者并做出反应。
CurrentConditionDisplay.java
public class CurrentConditionDisplay implements IObserver{ private ISubject weatherData; public CurrentConditionDisplay(ISubject weatherData){ this.weatherData = weatherData; weatherData.registObserver(this); } public void update(double temp, double humidity, double presure) { System.out.println("I doing current work:"+temp+","+humidity+","+presure); }}
ForecastDisplay.java
public class ForecastDisplay implements IObserver{ private ISubject weatherData; public ForecastDisplay(ISubject weatherData){ this.weatherData = weatherData; weatherData.registObserver(this); } public void update(double temp, double humidity, double presure) { System.out.println("I doing forecast work:"+temp+","+humidity+","+presure); }}
StaticsDisplay.java
public class StaticsDisplay implements IObserver{ private ISubject weatherData; public StaticsDisplay(ISubject weatherData){ this.weatherData = weatherData; weatherData.registObserver(this); } public void update(double temp, double humidity, double presure) { System.out.println("I doing statics work:"+temp+","+humidity+","+presure); }}
3个广告板类,每个包含一个要观察的主题,在初始化时添加要观察的主题,并将自己添加到主题的观察者列表中。
客户端调用:
Main.java
public class Main { public static void main(String[] args) { WeatherData weatherData = new WeatherData(); IObserver cDisplay = new CurrentConditionDisplay(weatherData); IObserver sDisplay = new StaticsDisplay(weatherData); IObserver fDisplay = new ForecastDisplay(weatherData); weatherData.mesurementsChanged(1.0, 2.0, 3.0); }}
改进的地方:
- 首先现在 WeatherData 可以添加任意多个观察者
- 主题和观察者解耦,类中保持的是接口对象。
- 观察主题的具体内容解耦了,WeatherData获取的信息,和Observer关心的数据分开。(简单的说就是,如果另外一种Observer之关心温度,也可是使用WeatherData,只是update方法不一样就可以了),但是也有不足指出,因为数据是由IObserver中的update方法决定的,这里感觉还可以改进。
需求3:Java中自带的观察者模式
Java 的 java.util包 中自带了 Observer接口和Observable类和我们前面的 Subject接口和Observer接口很像。
我们来看看使用Java的观察者模式,重写上面的例子:
WeatherData.java
public class WeatherData extends Observable { private double temperature; private double humidity; private double pressure; public WeatherData() { } public void measurementsChanged() { setChanged(); notifyObservers(); } public void setMeasurements(double temperature, double humidity, double pressure) { this.temperature = temperature; this.humidity = humidity; this.pressure = pressure; measurementsChanged(); } public double getTemperature() { return temperature; } public double getHumidity() { return humidity; } public double getPressure() { return pressure; }}
主要修改了几个地方:
1. 继承自Observable,等下讲完,我们来看看Observable里面写了什么。
2. setMeasurements()还是更新数据,然后调用notifyObservers()通知所有注册的Observer修改数据。所以我们应该关注 Observerable类中的两个方法:update() 和 notifyObservers()
CurrentConditionDisplay.java
public class CurrentConditionDisplay implements Observer { private Observable observable; public CurrentConditionDisplay(Observable observable) { this.observable = observable; observable.addObserver(this); } public void update(Observable o, Object arg) { if (o instanceof WeatherData) { WeatherData wd = (WeatherData) o; display(wd.getTemperature(), wd.getHumidity(), wd.getPressure()); } } public void display(double temp, double humidity, double presure) { System.out.println("I doing current work:" + temp + "," + humidity + "," + presure); }}
修改的地方:
1. 与之前一样,首先还是在构造方法中添加 主题对象,并注册自己。
2. 然后看我们重写的方法 void update(Observable o, Object arg),先判断发送update消息的主题对象是不是WeatherData,然后从主题中获取并更新数据。
思考
至于调用和之前一样,看到这里有些童鞋可能看出一掉猫腻,我们在需求2中最后提到,我们关心的消息是由 IObserver中的update 方法中的具体参数决定的,不够完善。但是这里呢?完全跟参数无关,到底从 WeatherData 中获取什么数据,可以任意获取。
我们还可以做一定的解耦,就是说 WeatherData 这个主题现在提供3种数据,但是我们完全可以将3中数据分开为3个主题,然后所有的观察者都关心自己的数据,而不需要通过WeatherData 同时获取3中数据。至于 update 中我们就需要判断 到底是 TemperatureData, HumidityData,还是 PressureData,将关心的消息也解耦了,不知道你理解没有。
源码Observable , Observer 解析
public class Observable { private boolean changed = false; private Vector<Observer> obs; public Observable() { obs = new Vector<>(); } public synchronized void addObserver(Observer o) { if (o == null) throw new NullPointerException(); if (!obs.contains(o)) { obs.addElement(o); } } public synchronized void deleteObserver(Observer o) { obs.removeElement(o); } public void notifyObservers() { notifyObservers(null); } public void notifyObservers(Object arg) { Object[] arrLocal; synchronized (this) { if (!changed) return; arrLocal = obs.toArray(); clearChanged(); } for (int i = arrLocal.length-1; i>=0; i--) ((Observer)arrLocal[i]).update(this, arg); } public synchronized void deleteObservers() { obs.removeAllElements(); } protected synchronized void setChanged() { changed = true; } protected synchronized void clearChanged() { changed = false; } public synchronized boolean hasChanged() { return changed; } public synchronized int countObservers() { return obs.size(); }}
为了节省篇幅,我狠心的把注释全删掉了,其实有很多注释的。
如果前面的内容都理解的童鞋,看这个代码也应该很好理解。套路一样,但是有一些点我们应该注意:
- 有 addObserver(), deleteObserver()添加和删除观察者对象
- 代码中用一个 changed 关键字来表示是否有改变,在发送改变前我们需要先使用setChanged()将其设置为true。 在 notifyObservers()之后自动调用 clearChanged() 恢复 changed 为false。所以不需要我们自己来重置。
- 我们应该注意所有的方法都是 synchronized 的,而且存储观察者对象的集合类也是 Vector obs,所以整个 Observable 都是线程安全的。
还需要看一下 Observer 接口吗?
public interface Observer { void update(Observable o, Object arg);}
确实精简,只有一个 update 方法。看看 Obsererable 对象中的 notifyObservers 方法 调用的 update:
((Observer)arrLocal[i]).update(this, arg);
对没错,就是这样调用的。
一些体会
感觉设计模式确实很有意思,但是上大学的时候,我们居然没有看这门课,我的天!!这个例子完整的结合了书本,自己的思考,以及Java的源码,感觉写下来我自己也受益匪浅。
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