请选择一种我们课程中介绍的设计模式，用您熟悉的编程语言提供一个典型的应用范例，并分析其代码结构特性。完成一篇研究报告，具体要求如下：
1、观察者模式的定义：
观察者模式（又被称为发布-订阅（Publish/Subscribe）模式，属于行为型模式的一种，它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变化时，会通知所有的观察者对象，使他们能够自动更新自己。
2、观察者模式的结构：
观察者模式的结构中主要有以下四个构成角色：
（1）Subject：抽象主题，抽象主题提供一个接口，可以增加和删除观察者对象。
（2）ConcreteSubject：具体主题，他把所有观察者对象保存在一个集合里，可以有任意数量的观察者。该角色还将有关状态存入具体观察者对象，在具体主题的内部状态发生改变时，给所有注册过的观察者发送通知。
（3）Observer：抽象观察者，是观察者的抽象类，它定义了一个更新接口，使得在得到主题更改通知时更新自己。
（4）ConcrereObserver：具体观察者，实现抽象观察者定义的更新接口，以便在得到主题更改通知时更新自身的状态。
从类图的角度来看，四个角色的关系如下：
3、具体案例分析：
现在有这样一种情况：气象局要求设计一套系统，这个系统有两个公告显示牌，每当后台的天气数据发生更新，两个公告牌的显示内容也要跟着变化。一个公告牌显示的是当前的天气，另一个是显示未来几天的天气。
按照观察者模式进行设计，和设计模式有关的代码如下：
public interface Subject {
/**
* 注册观察者
*/
void registerObserver(Observer observer);
/**
* 移除观察者
*/
void removeObserver(Observer observer);
/**
* 通知观察者
*/
void notifyObservers();
}
这是主题接口Subject，是一个抽象接口类，是对我们的被观察者的抽象，具体类的实现会重写其中的方法。
public interface Observer {
void update();
}
这是观察者接口，它定义了一个更新接口，使得在得到主题更改通知时更新自己。
public interface DisplayElement {
void display();
}
公告牌用于显示的公共接口。
public class WeatherData implements Subject {
private List<Observer> observers;
private float temperature;//温度
private float humidity;//湿度
private float pressure;//气压
private List<Float> forecastTemperatures;//未来几天的温度
public WeatherData() {
this.observers = new ArrayList<Observer>();
}
@Override
public void registerObserver(Observer observer) {
this.observers.add(observer);
}
@Override
public void removeObserver(Observer observer) {
this.observers.remove(observer);
}
@Override
public void notifyObservers() {
for (Observer observer : observers) {
observer.update();
}
}
public void measurementsChanged() {
notifyObservers();
}
public void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure, List<Float> forecastTemperatures) {
this.temperature = temperature;
this.humidity = humidity;
this.pressure = pressure;
this.forecastTemperatures = forecastTemperatures;
measurementsChanged();
}
public float getTemperature() {
return temperature;
}
public float getHumidity() {
return humidity;
}
public float getPressure() {
return pressure;
}
public List<Float> getForecastTemperatures() {
return forecastTemperatures;
}
}
以上是WeatherData类，它继承了抽象接口Subjects，在这个类中，保存了Observer接口的对象列表。WeatherData相当于一个具体主题角色，它重写了注册、删除观察者，也因为它用观察者列表保存了观察者，所以可以在天气数据发送变化时通知所有观察者。
public class CurrentConditionsDisplay implements Observer, DisplayElement {
private WeatherData weatherData;
private float temperature;//温度
private float humidity;//湿度
private float pressure;//气压
public CurrentConditionsDisplay(WeatherData weatherData) {
this.weatherData = weatherData;
this.weatherData.registerObserver(this);
}
@Override
public void display() {
System.out.println("当前温度为：" + this.temperature + "℃");
System.out.println("当前湿度为：" + this.humidity);
System.out.println("当前气压为：" + this.pressure);
}
@Override
public void update() {
this.temperature = this.weatherData.getTemperature();
this.humidity = this.weatherData.getHumidity();
this.pressure = this.weatherData.getPressure();
display();
}
}
以上是显示当前天气的公告牌，它是一个具体类，继承了两个公共接口：观察者Observer和显示信息DisplayElement。在这个类中，重写了display和update函数，当被观察者WeatherData发生变化时，这个公告牌作为观察者，被观察者WeatherData将会遍历到这个观察者对象，调用其中的两个函数，完成公告牌的更新。
public class CurrentConditionsDisplay implements Observer, DisplayElement {
private WeatherData weatherData;
private float temperature;//温度
private float humidity;//湿度
private float pressure;//气压
public CurrentConditionsDisplay(WeatherData weatherData) {
this.weatherData = weatherData;
this.weatherData.registerObserver(this);
}
@Override
public void display() {
System.out.println("当前温度为：" + this.temperature + "℃");
System.out.println("当前湿度为：" + this.humidity);
System.out.println("当前气压为：" + this.pressure);
}
@Override
public void update() {
this.temperature = this.weatherData.getTemperature();
this.humidity = this.weatherData.getHumidity();
this.pressure = this.weatherData.getPressure();
display();
}
}
和显示当前天气的公告牌类似，这是一个显示未来天气的公告牌，这个类和当前天气公告牌类是并列的逻辑关系，都是天气数据的观察者。其中的display和update函数的实现与当前天气公告牌类中的实现不同，体现了角色相同，但功能不同。
public class ObserverPatternTest {
public static void main(String[] args) {
WeatherData weatherData = new WeatherData();
CurrentConditionsDisplay currentConditionsDisplay = new CurrentConditionsDisplay(weatherData);
ForecastDisplay forecastDisplay = new ForecastDisplay(weatherData);
List<Float> forecastTemperatures = new ArrayList<Float>();
forecastTemperatures.add(22f);
forecastTemperatures.add(-1f);
forecastTemperatures.add(9f);
forecastTemperatures.add(23f);
forecastTemperatures.add(27f);
forecastTemperatures.add(30f);
forecastTemperatures.add(10f);
weatherData.setMeasurements(22f, 0.8f, 1.2f, forecastTemperatures);
}
}
最后，这就是天气数据发生一次变化后的场景模拟，两个公告牌类在创建时就”订阅“或者”注册“了天气数据，天气数据类相当于拥有一个”注册表“，一旦天气数据成员变量发生变化，就notify所有注册的观察者。所以程序的结果会打印出最新更新的天气内容。
4、引入该设计模式后对系统架构和代码结构带来了哪些好处？
降低了目标与观察者之间的耦合关系，两者之间是抽象耦合关系；目标与观察者之间建立了一套触发机制。
具体来说，在上例中，好处在于，不需要在天气数据类中一开始就确定要更新的公告牌，因为考虑到可扩展性，后期可能会有很多很多的公告牌需要更新，采用观察者模式，就避免了程序的修改。
5、解释其中用到的多态机制，说明模块抽象封装的方法
这里多态机制主要体现在抽象接口的使用，在设计观察者时，先使用了一个观察者的抽象接口类Observer，这样在天气数据类中，不论是什么样的具体的观察者，都被看做是抽象观察者Observer，调用抽象观察者的update函数，再根据不同的具体观察者调用不同的update实现。这样的抽象非常重要，保证了被观察者中处理观察者方法上的一致性。
6、分析各个模块的内聚度和模块之间的耦合度
原文：https://www.cnblogs.com/jaroo/p/12008481.html