观察者模式

认识观察者模式

我们看看报纸和杂志社的订阅是怎么回事：

1. 报社的业务就是出版报纸。
2. 向某家报社订阅报纸，只要他们有新报纸出版，就会给你送来。只要你是他们的订户，你就会一直收到新报纸。
3. 当你不想再看报纸的时候，取消订阅，他们就不会再送新报纸来。
4. 只要报社还在运营，就会一直有人（或单位）向他们订阅报纸或取消订阅报纸。

如果你了解了报纸的订阅是怎么回事，其实就知道观察者模式是怎么回事，只是名称不太一样：出版社改称为“主题（Subject）”，订阅者改称为“观察者（Observer）”。

定义

观察者模式定义了对象之间的一对多以来，这样一来，当一个对象改变状态时，它的所有依赖着都会收到通知并自动更新。

结构图

具体的解释看下图:

实现

假设现在要气象监测的应用，此系统中由三个部分，分别是气象站（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），布告板（显示目前天气状况给用户看）。

WeatherData对象知道如何跟物理气象站联系，以取得更新的数据。WeatherData对象会随即更新三个布告板的显示：目前状况（温度、湿度、气压）、对象统计和天气预报。我们的工作就是建立一个应用，利用WeatherData对象取得数据，并更新三个布告板：目前状况、气象统计和天气预报。

因此根据上面的结构图开始设计这个气象站应用：

实现主题

先建立一个主题接口，提供WeatherData实现的基础：

public interface Subject {
	/**
	 * 这两个方法都需要一个观察者作为参数，该观察者是用来注册或被删除的。
	 */
	public void registerObserver(Observer o);
	public void removeObserver(Observer o);
	
	/**
	 * 当主题状态改变时，这个方法会被调用，以通知所有的观察者。
	 */
	public void notifyObservers();
}

然后创建WeatherData类，实现Subject接口，说明它是主题的角色：

public class WeatherData implements Subject {
	private List<Observer> observers;
	private float temperature;
	private float humidity;
	private float pressure;
	
	public WeatherData() {
		observers = new LinkedList<>();
	}
	@Override
	public void registerObserver(Observer o) {
		observers.add(o);
	}

	@Override
	public void removeObserver(Observer o) {
		int i = observers.indexOf(o);
		if(i >= 1) {
			observers.remove(o);
		}
	}

	@Override
	public void notifyObservers() {
		for(Observer o : observers) {
			o.update(temperature, humidity, pressure);
		}
	}
	
	public void measurementsChanged() {
		notifyObservers();
	}
	
	public void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure) {
		this.temperature = temperature;
		this.humidity = humidity;
		this.pressure = pressure;
		measurementsChanged();
	}
}

这样告示板就可以通过WeatherData这个对象进行注册和删除，而当气象站的数据更新时，就可以调用WeatherData的setMeasurements()方法进行数据更改，而且会自动通知给所有订阅的告示板。

观察者接口

创建一个观察者接口，作为所有观察者的基础，其中只有一个方法update()，用于被通知。

public interface Observer {
	/**
	 * 所有的观察者都必须是实现update()方法，以实现观察者接口。
	 * 
	 * 当气象观测值改变时，主题会把这些状态值当作方法的参数，传送给观察者。
	 * 
	 * @param temp
	 * @param humidity
	 * @param pressure
	 */
	public void update(float temperature, float humidity, float pressure);
}

告示板接口

此处为告示板实现基础的接口：DisplayElement，用于标识所实现的类为告示板：

public interface DisplayElement {
	/**
	 * DisplayElement接口只包含了一个方法就是display()
	 * 当布告板需要显示时，调用此方法。
	 */
	public void display();
}

观察者实现

下面建立三个告示板，分别用来展示目前状况（温度、湿度、气压）、对象统计和天气预报。因此所有的告示板实现类都需要实现Observer接口，以标识它是一个观察者，而且可以接收到通知；并且实现DisplayElement接口，标识它是一个告示板。

• 目前状况告示板：

  public class CurrentConditionDisplay implements Observer,DisplayElement{
  
  	private float temperature;
  	private float humidity;
  	private float pressure;
  	private Subject weatherData;
  	
  	public CurrentConditionDisplay(Subject weatherData) {
  		this.weatherData = weatherData;
  		weatherData.registerObserver(this);
  	}
  	
  	@Override
  	public void display() {
  		System.out.println("CurrentConditionDisplay：温度：" + temperature  + "度，湿度：" + humidity + "%，压强：" + pressure);
  	}
  
  	@Override
  	public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {
  		this.temperature = temperature;
  		this.humidity = humidity;
  		this.pressure =pressure;
  		display();
  	}
  }

• 对象统计告示板：

  public class StatisticsDisplay implements Observer,DisplayElement {
  
  	private float temperature;
  	private float humidity;
  	private float pressure;
  	private Subject weatherData;
  	
  
  	public StatisticsDisplay(Subject weatherData) {
  		this.weatherData = weatherData;
  		weatherData.registerObserver(this);
  	}
  	@Override
  	public void display() {
  		System.out.println("StatisticsDisplay：温度：" + temperature  + "度，湿度：" + humidity + "%，压强：" + pressure);
  	}
  
  	@Override
  	public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {
  		this.temperature = temperature;
  		this.humidity = humidity;
  		this.pressure =pressure;
  		display();
  	}
  }

• 天气预报告示板：

  public class ForecastDisplay implements Observer, DisplayElement{
  	private float temperature;
  	private float humidity;
  	private float pressure;
  	private Subject weatherData;
  	
  	public ForecastDisplay(Subject weatherData) {
  		this.weatherData = weatherData;
  		weatherData.registerObserver(this);
  	}
  	
  	@Override
  	public void display() {
  		System.out.println("ForecastDisplay：温度：" + temperature  + "度，湿度：" + humidity + "%，压强：" + pressure);
  	}
  
  	@Override
  	public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {
  		this.temperature = temperature;
  		this.humidity = humidity;
  		this.pressure =pressure;
  		display();
  	}
  }

查看结果

下面进行测试：

public class Main {

	public static void main(String[] args) {
	
		WeatherData weatherData = new WeatherData();
	    CurrentConditionDisplay currentConditionDisplay = new CurrentConditionDisplay(weatherData);
	    StatisticsDisplay statisticsDisplay = new StatisticsDisplay(weatherData);
	    ForecastDisplay forecastDisplay = new ForecastDisplay(weatherData);
	    
	    weatherData.setMeasurements(0, 0, 0);
	    weatherData.removeObserver(currentConditionDisplay);
	    System.out.println("气象数据发生变化.....");
	    weatherData.setMeasurements(1, 1, 1);
	}
}

输出的结果如下：

CurrentConditionDisplay：温度：0.0度，湿度：0.0%，压强：0.0
StatisticsDisplay：温度：0.0度，湿度：0.0%，压强：0.0
ForecastDisplay：温度：0.0度，湿度：0.0%，压强：0.0
气象数据发生变化.....
StatisticsDisplay：温度：1.0度，湿度：1.0%，压强：1.0
ForecastDisplay：温度：1.0度，湿度：1.0%，压强：1.0

整体结构

总结

观察者模式定义对象之间的一对多依赖，当一个对象状态改变时，它的所有依赖都会收到通知并且自动更新状态。

主题（Subject）是被观察的对象，而其所有依赖者（Observer）称为观察者。

• 观察者模式定义了对象之间一对多的关系。
• 主题（也就是可观察者）用一个共同的接口来更新观察者。
• 观察者和可观察者之间用松耦合方式结合，可观察者不知道观察者的细节，只知道观察者实现了观察者接口。
• 使用此模式时，你可从被观察者处推（push）或拉（pull）数据，然而，推的方式被认为更正确。
• 有多个观察者时，不可以依赖特定的通知次序。
• Java有多种观察者模式的实现，包括了通用的java.util.Observable。