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观察者模式

时间:2018-12-23 20:29:14      阅读:150      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

初识观察者模式

定义

定义对象间的一种一对多的依赖关系,当一个对象的状态发生改变时,所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。

结构和说明

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Subject:
目标对象,通常具有如下功能:
(1)一个目标可以被多个观察者观察
(2)目标提供对观察者注册和退订的维护
(3)当目标的状态发生变化时,目标负责通知所有注册的、有效的观察者
Observer:
定义观察者的接口,提供目标通知时对应的更新方法,这个更新方法进行相应的业务处理,可以在这个方法里面回调目标对象,以获取目标对象的数据。
ConcreteSubject:
具体的目标实现对象,用来维护目标状态,当目标对象的状态发生改变时,通知所有注册有效的观察者,让观察者执行相应的处理。
ConcreteObserver:
观察者的具体实现对象,用来接收目标的通知,并进行相应的后续处理,比如更新自身的状态以保持和目标的相应状态一致。

/**
 * 目标对象,它知道观察它的观察者,并提供注册和删除观察者的接口
 */
public class Subject {
    /**
     * 用来保存注册的观察者对象
     */
    private List<Observer> observers = new ArrayList<Observer>();
    /**
     * 注册观察者对象
     * @param observer 观察者对象
     */
    public void attach(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }
    /**
     * 删除观察者对象
     * @param observer 观察者对象
     */
    public void detach(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }
    /**
     * 通知所有注册的观察者对象
     */
    protected void notifyObservers() {
        for(Observer observer : observers){
            observer.update(this);
        }
    }
}


----------
/**
 * 具体的目标对象,负责把有关状态存入到相应的观察者对象,
 * 并在自己状态发生改变时,通知各个观察者
 */
public class ConcreteSubject extends Subject {
    /**
     * 示意,目标对象的状态
     */
    private String subjectState;
    public String getSubjectState() {
        return subjectState;
    }
    public void setSubjectState(String subjectState) {
        this.subjectState = subjectState;
        //状态发生了改变,通知各个观察者
        this.notifyObservers();
    }
}


----------
/**
 * 观察者接口,定义一个更新的接口给那些在目标发生改变的时候被通知的对象
 */
public interface Observer {
    /**
     * 更新的接口
     * @param subject 传入目标对象,好获取相应的目标对象的状态
     */
    public void update(Subject subject);

}


----------
/**
 * 具体观察者对象,实现更新的方法,使自身的状态和目标的状态保持一致
 */
public class ConcreteObserver implements Observer {
    /**
     * 示意,观者者的状态
     */
    private String observerState;
    
    public void update(Subject subject) {
        // 具体的更新实现
        //这里可能需要更新观察者的状态,使其与目标的状态保持一致
        observerState = ((ConcreteSubject)subject).getSubjectState();
    }
}

体会观察者模式

订阅报纸的过程
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在整个过程中,邮局只不过起到一个中转的作用,为了简单,我们去掉邮局,让订阅者直接和报社交互
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订阅报纸的问题
在上述过程中,订阅者在完成订阅后,最关心的问题就是何时能收到新出的报纸。幸好在现实生活中,报纸都是定期出版,这样发放到订阅者手中也基本上有一个大致的时间范围,差不多到时间了,订阅者就会看看邮箱,查收新的报纸。
要是报纸出版的时间不固定呢?
那订阅者就麻烦了,如果订阅者想要第一时间阅读到新报纸,恐怕只能天天守着邮箱了,这未免也太痛苦了吧。
继续引申一下,用类来描述上述的过程,描述如下:
订阅者类向出版者类订阅报纸,很明显不会只有一个订阅者订阅报纸,订阅者类可以有很多;当出版者类出版新报纸的时候,多个订阅者类如何知道呢?还有订阅者类如何得到新报纸的内容呢?

把上面的问题对比描述一下:
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进一步抽象描述这个 问题:当一个对象的状态发生改变的时候,如何让依赖于 它的所有对象得到通知,并进行相应的处理呢?

使用模式的解决方案
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拉模式:

/**
 * 目标对象,作为被观察者
 */
public class Subject {
    /**
     * 用来保存注册的观察者对象,也就是报纸的订阅者
     */
    private List<Observer> readers = new ArrayList<Observer>();
    /**
     * 报纸的读者需要先向报社订阅,先要注册
     * @param reader 报纸的读者 
     * @return 是否注册成功
     */
    public void attach(Observer reader) {
        readers.add(reader);
    }
    /**
     * 报纸的读者可以取消订阅
     * @param reader 报纸的读者
     * @return 是否取消成功
     */
    public void detach(Observer reader) {
        readers.remove(reader);
    }
    /**
     * 当每期报纸印刷出来后,就要迅速的主动的被送到读者的手中,
     * 相当于通知读者,让他们知道
     */
    protected void notifyObservers() {
        for(Observer reader : readers){
            reader.update(this);
        }
    }
}


----------
/**
 * 报纸对象,具体的目标实现
 */
public class NewsPaper extends Subject{
    /**
     * 报纸的具体内容
     */
    private String content;
    /**
     * 获取报纸的具体内容
     * @return 报纸的具体内容
     */
    public String getContent() {
        return content;
    }
    /**
     * 示意,设置报纸的具体内容,相当于要出版报纸了
     * @param content 报纸的具体内容
     */
    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
        //内容有了,说明又出报纸了,那就通知所有的读者
        notifyObservers();
    }
}


----------
/**
 * 观察者,比如报纸的读者
 */
public interface Observer {
    /**
     * 被通知的方法
     * @param subject 具体的目标对象,可以获取报纸的内容
     */
    public void update(Subject subject);
}


----------
/**
 * 真正的读者,为了简单就描述一下姓名
 */
public class Reader implements Observer{
    /**
     * 读者的姓名
     */
    private String name;

    public void update(Subject subject) {
        //这是采用拉的方式
        System.out.println(name+"收到报纸了,阅读先。内容是==="+((NewsPaper)subject).getContent());
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}


----------
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个报纸,作为被观察者
        NewsPaper subject = new NewsPaper();
        
        //创建阅读者,也就是观察者
        Reader reader1 = new Reader();
        reader1.setName("张三");
        
        Reader reader2 = new Reader();
        reader2.setName("李四");
        
        Reader reader3 = new Reader();
        reader3.setName("王五");
        
        //注册阅读者
        subject.attach(reader1);
        subject.attach(reader2);
        subject.attach(reader3);
        
        //要出报纸啦
        subject.setContent("本期内容是观察者模式");
    }
}

推模式:


/**
 * 目标对象,作为被观察者,使用推模型
 */
public class Subject {
    /**
     * 用来保存注册的观察者对象,也就是报纸的订阅者
     */
    private List<Observer> readers = new ArrayList<Observer>();
    /**
     * 报纸的读者需要先向报社订阅,先要注册
     * @param reader 报纸的读者 
     * @return 是否注册成功
     */
    public void attach(Observer reader) {
        readers.add(reader);
    }
    /**
     * 报纸的读者可以取消订阅
     * @param reader 报纸的读者
     * @return 是否取消成功
     */
    public void detach(Observer reader) {
        readers.remove(reader);
    }
    /**
     * 当每期报纸印刷出来后,就要迅速的主动的被送到读者的手中,
     * 相当于通知读者,让他们知道
     * @param content 要主动推送的内容
     */
    protected void notifyObservers(String content) {
        for(Observer reader : readers){
            reader.update(content);
        }
    }
}


----------
/**
 * 报纸对象,具体的目标实现
 */
public class NewsPaper extends Subject{
    /**
     * 报纸的具体内容
     */
    private String content;
    /**
     * 获取报纸的具体内容
     * @return 报纸的具体内容
     */
    public String getContent() {
        return content;
    }
    /**
     * 示意,设置报纸的具体内容,相当于要出版报纸了
     * @param content 报纸的具体内容
     */
    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
        //内容有了,说明又出报纸了,那就通知所有的读者
        notifyObservers(content);
    }
}


----------
/**
 * 观察者,比如报纸的读者
 */
public interface Observer {
    /**
     * 被通知的方法,直接把报纸的内容推送过来
     * @param content 报纸的内容
     */
    public void update(String content);
}


----------
/**
 * 真正的读者,为了简单就描述一下姓名
 */
public class Reader implements Observer{
    /**
     * 读者的姓名
     */
    private String name;

    public void update(String content) {
        //这是采用推的方式
        System.out.println(name+"收到报纸了,阅读先。内容是==="+content);
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}


----------

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个报纸,作为被观察者
        NewsPaper subject = new NewsPaper();
        
        //创建阅读者,也就是观察者
        Reader reader1 = new Reader();
        reader1.setName("张三");
        
        Reader reader2 = new Reader();
        reader2.setName("李四");
        
        Reader reader3 = new Reader();
        reader3.setName("王五");
        
        //注册阅读者
        subject.attach(reader1);
        subject.attach(reader2);
        subject.attach(reader3);
        
        //要出报纸啦
        subject.setContent("本期内容是观察者模式");
    }
}

理解观察者模式

认识观察者模式

1:目标和观察者之间的关系
按照模式的定义,目标和观察者之间是典型的一对多的关系。
但是要注意,如果观察者只有一个,也是可以的,这样就变相实现了目标和观察者之间一对一的关系,这也使得在处理一个对象的状态变化会影响到另一个对象的时候,也可以考虑使用观察者模式。
同样的,一个观察者也可以观察多个目标,如果观察者为多个目标定义的通知更新方法都是update方法的话,这会带来麻烦,因为需要接收多个目标的通知,如果是一个update的方法,那就需要在方法内部区分,到底这个更新的通知来自于哪一个目标,不同的目标有不同的后续操作。
一般情况下,观察者应该为不同的观察者目标,定义不同的回调方法,这样实现最简单,不需要在update方法内部进行区分。

2:单向依赖
在观察者模式中,观察者和目标是单向依赖的,只有观察者依赖于目标,而目标是不会依赖于观察者的。
它们之间联系的主动权掌握在目标手中,只有目标知道什么时候需要通知观察者,在整个过程中,观察者始终是被动的,被动的等待目标的通知,等待目标传值给它。
对目标而言,所有的观察者都是一样的,目标会一视同仁的对待。当然也可以通过在目标里面进行控制,实现有区别对待观察者,比如某些状态变化,只需要通知部分观察者,但那是属于稍微变形的用法了,不属于标准的、原始的观察者模式了。

3:基本的实现说明
具体的目标实现对象要能维护观察者的注册信息,最简单的实现方案就如同前面的例子那样,采用一个集合来保存观察者的注册信息。
具体的目标实现对象需要维护引起通知的状态,一般情况下是目标自身的状态,变形使用的情况下,也可以是别的对象的状态。
具体的观察者实现对象需要能接收目标的通知,能够接收目标传递的数据,或者是能够主动去获取目标的数据,并进行后续处理。
如果是一个观察者观察多个目标,那么在观察者的更新方法里面,需要去判断是来自哪一个目标的通知。一种简单的解决方案就是扩展update方法,比如在方法里面多传递一个参数进行区分等;还有一种更简单的方法,那就是干脆定义不同的回调方法。

4:命名建议
(1)观察者模式又被称为发布-订阅模式
(2)目标接口的定义,建议在名称后面跟Subject
(3)观察者接口的定义,建议在名称后面跟Observer
(4)观察者接口的更新方法,建议名称为update,当然方法的参数可以根据需要定义,参数个数不限、参数类型不限

5:触发通知的时机
一般情况下,是在完成了状态维护后触发,因为通知会传递数据,不能够先通知后改数据,这很容易出问题,会导致观察者和目标对象的状态不一致。

6:相互观察
A对象的状态变化会引起C对象的联动操作,反过来,C 对象的状态变化也会引起A对象的联动操作。对于出现这种状况,要特别小心处理,因为可能会出现死循环的情况。

7:观察者模式的调用顺序示意图
在使用观察者模式时,会很明显的分成两个阶段,第一个阶段是准备阶段,也就是维护目标和观察者关系的阶段,这个阶段的调用顺序如图

接下来就是实际的运行阶段了,这个阶段的调用顺序如图

8:通知的顺序
从理论上说,当目标对象的状态变化后通知所有观察者的时候,顺序是不确定的,因此观察者实现的功能,绝对不要依赖于通知的顺序,也就是说,多个观察者之间的功能是平行的,相互不应该有先后的依赖关系。

推模型和拉模型
推模型:目标对象主动向观察者推送目标的详细信息,不管观察者是否需要,推送的信息通常是目标对象的全部或部分数据,相当于是在广播通信。
拉模型:目标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,由观察者主动到目标对象中获取,相当于是观察者从目标对象中拉数据。
一般这种模型的实现中,会把目标对象自身通过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

关于两种模型的比较
两种实现模型,在开发的时候,究竟应该使用哪一种,还是应该具体问题具体分析。这里,只是把两种模型进行一个简单的比较。
1:推模型是假定目标对象知道观察者需要的数据;而拉模型是目标对象不知道观察者具体需要什么数据,没有办法的情况下,干脆把自身传给观察者,让观察者自己去按需取值。
2:推模型可能会使得观察者对象难以复用,因为观察者定义的update方法是按需而定义的,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,就可能需要提供新的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方法的参数是目标对象本身,这基本上是目标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。

Java中的观察者模式

在java.util包里面有一个类Observable,它实现了大部分我们需要的目标的功能;还有一个接口Observer,它里面定义了update的方法,就是观察者的接口。

/**
 * 报纸对象,具体的目标实现
 */
public class NewsPaper extends Observable{
    /**
     * 报纸的具体内容
     */
    private String content;
    /**
     * 获取报纸的具体内容
     * @return 报纸的具体内容
     */
    public String getContent() {
        return content;
    }
    /**
     * 示意,设置报纸的具体内容,相当于要出版报纸了
     * @param content 报纸的具体内容
     */
    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
        //内容有了,说明又出报纸了,那就通知所有的读者
        //注意在用Java中的Observer模式的时候,这句话不可少
        this.setChanged();
        //然后主动通知,这里用的是推的方式
        this.notifyObservers(this.content);
        //如果用拉的方式,这么调用
        //this.notifyObservers();
    }
}


----------
/**
 * 真正的读者,为了简单就描述一下姓名
 */
public class Reader implements java.util.Observer{
    /**
     * 读者的姓名
     */
    private String name;
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void update(Observable o, Object obj) {
        //这是采用推的方式
        System.out.println(name+"收到报纸了,阅读先。目标推过来的内容是==="+obj);
        //这是获取拉的数据
        System.out.println(name+"收到报纸了,阅读先。主动到目标对象去拉的内容是==="
        +((NewsPaper)o).getContent());
    }
    
}


----------
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个报纸,作为被观察者
        NewsPaper subject = new NewsPaper();
        
        //创建阅读者,也就是观察者
        Reader reader1 = new Reader();
        reader1.setName("张三");
        
        Reader reader2 = new Reader();
        reader2.setName("李四");
        
        Reader reader3 = new Reader();
        reader3.setName("王五");
        
        //注册阅读者
        subject.addObserver(reader1);
        subject.addObserver(reader2);
        subject.addObserver(reader3);
        
        //要出报纸啦
        subject.setContent("本期内容是观察者模式");
    }
}

Swing中的观察者模式

Swing中到处都是观察者模式的身影,比如大家熟悉的事件处理,就是典型的观察者模式的应用。(说明一下:早期的Swing事件处理用的是职责链)
Swing组件是被观察的目标,而每个实现监听器的类就是观察者,监听器的接口就是观察者的接口,在调用addXXXListener方法的时候就相当于注册观察者。
当组件被点击,状态发生改变的时候,就会产生相应的通知,会调用注册的观察者的方法,就是我们所实现的监听器的方法。
从这里还可以学一招:如何处理一个观察者观察多个目标对象

观察者模式的优缺点

1:观察者模式实现了观察者和目标之间的抽象耦合
2:观察者模式实现了动态联动
3:观察者模式支持广播通信
4:观察者模式可能会引起无谓的操作

思考观察者模式

观察者模式的本质

触发联动

何时选用观察者模式

1:当一个抽象模型有两个方面,其中一个方面的操作依赖于另一个方面的状态变化,那么就可以选用观察者模式。

2:如果在更改一个对象的时候,需要同时连带改变其它的对象,而且不知道究竟应该有多少对象需要被连带改变,这种情况可以选用观察者模式,被更改的那一个对象很明显就相当于是目标对象,而需要连带修改的多个其它对象,就作为多个观察者对象了。

3:当一个对象必须通知其它的对象,但是你又希望这个对象和其它被它通知的对象是松散耦合的,也就是说这个对象其实不想知道具体被通知的对象,这种情况可以选用观察者模式,这个对象就相当于是目标对象,而被它通知的对象就是观察者对象了。

简单变形示例——区别对待观察者

1:范例需求
这是一个实际系统的简化需求:在一个水质监测系统中有这样一个功能,当水中的杂质为正常的时候,只是通知监测人员做记录;当为轻度污染的时候,除了通知监测人员做记录外,还要通知预警人员,判断是否需要预警;当为中度或者高度污染的时候,除了通知监测人员做记录外,还要通知预警人员,判断是否需要预警,同时还要通知监测部门领导做相应的处理。

2:解决思路和范例代码
分析上述需求就会发现,对于水质污染这件事情,有可能会涉及到监测员、预警人员、监测部门领导,根据不同的水质污染情况涉及到不同的人员,也就是说,监测员、预警人员、监测部门领导他们三者是平行的,职责都是处理水质污染,但是处理的范围不一样。
因此很容易套用上观察者模式,如果把水质污染的记录当作被观察的目标的话,那么监测员、预警人员和监测部门领导就都是观察者了。

前面学过的观察者模式,当目标通知观察者的时候是全部都通知,但是现在这个需求是不同的情况来让不同的人处理,怎么办呢?

解决的方式通常有两种,一种是目标可以通知,但是观察者不做任何操作; 另 外一种是在目标里面进行判断,干脆就不通知了。两种实现方式各有千秋,这里选择后面一种方式来示例,这种方式能够统一逻辑控制,并进行观察者的统一分派,有利于业务控制和今后的扩展。

/**
 * 定义水质监测的目标对象
 */
public abstract class WaterQualitySubject {
    /**
     * 用来保存注册的观察者对象
     */
    protected List<WatcherObserver> observers = new ArrayList<WatcherObserver>();
    /**
     * 注册观察者对象
     * @param observer 观察者对象
     */
    public void attach(WatcherObserver observer) {
        observers.add(observer);
    }
    /**
     * 删除观察者对象
     * @param observer 观察者对象
     */
    public void detach(WatcherObserver observer) {
        observers.remove(observer);
    }
    /**
     * 通知相应的观察者对象
     */
    public abstract void notifyWatchers();
    /**
     * 获取水质污染的级别
     * @return 水质污染的级别
     */
    public abstract int getPolluteLevel();
}


----------
/**
 * 具体的水质监测对象
 */
public class WaterQuality extends WaterQualitySubject{
    /**
     * 污染的级别,0表示正常,1表示轻度污染,2表示中度污染,3表示高度污染
     */
    private int polluteLevel = 0;
    /**
     * 获取水质污染的级别
     * @return 水质污染的级别
     */
    public int getPolluteLevel() {
        return polluteLevel;
    }
    /**
     * 当监测水质情况后,设置水质污染的级别
     * @param polluteLevel 水质污染的级别
     */
    public void setPolluteLevel(int polluteLevel) {
        this.polluteLevel = polluteLevel;
        //通知相应的观察者
        this.notifyWatchers();
    }
    /**
     * 通知相应的观察者对象
     */
    public void notifyWatchers() {
        //循环所有注册的观察者
        for(WatcherObserver watcher : observers){
                        //开始根据污染级别判断是否需要通知,由这里总控
                        if(this.polluteLevel >= 0){
                            //通知监测员做记录
                            if("监测人员".equals(watcher.getJob())){
                                watcher.update(this);
                            }
                        }
                        if(this.polluteLevel >= 1){
                            //通知预警人员
                            if("预警人员".equals(watcher.getJob())){
                                watcher.update(this);
                            }
                        }
                        if(this.polluteLevel >= 2){
                            //通知监测部门领导
                            if("监测部门领导".equals(watcher.getJob())){
                                watcher.update(this);
                            }
                        }
        }
    }
}


----------
/**
 * 水质观察者接口定义
 */
public interface WatcherObserver {
    /**
     * 被通知的方法
     * @param subject 传入被观察的目标对象
     */
    public void update(WaterQualitySubject subject);
    /**
     * 设置观察人员的职务
     * @param job 观察人员的职务
     */
    public void setJob(String job);
    /**
     * 获取观察人员的职务
     * @return 观察人员的职务
     */
    public String getJob();
}


----------
/**
 * 具体的观察者实现
 */
public class Watcher implements WatcherObserver{
    /**
     * 职务
     */
    private String job;
    
    public void update(WaterQualitySubject subject) {
        //这里采用的是拉的方式
        System.out.println(job+"获取到通知,当前污染级别为:"+subject.getPolluteLevel());
    }
    
    public String getJob() {
        return this.job;
    }
    
    public void setJob(String job) {
        this.job = job;
    }
}


----------
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //创建水质主题对象
        WaterQuality subject = new WaterQuality();
        //创建几个观察者
        WatcherObserver watcher1 = new Watcher();
        watcher1.setJob("监测人员");
        WatcherObserver watcher2 = new Watcher();
        watcher2.setJob("预警人员");
        WatcherObserver watcher3 = new Watcher();
        watcher3.setJob("监测部门领导");
        //注册观察者
        subject.attach(watcher1);
        subject.attach(watcher2);
        subject.attach(watcher3);
        
        //填写水质报告
        System.out.println("当水质为正常的时候------------------〉");
        subject.setPolluteLevel(0);
        System.out.println("当水质为轻度污染的时候---------------〉");
        subject.setPolluteLevel(1);
        System.out.println("当水质为中度污染的时候---------------〉");
        subject.setPolluteLevel(2);
    }
}

观察者模式

原文:https://www.cnblogs.com/wangkaihua/p/10165362.html

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