掌握設(shè)計(jì)模式--觀察者模式

觀察者模式（Observer Pattern）

觀察者模式（Observer Pattern）是一種行為設(shè)計(jì)模式，它定義了對(duì)象間的一對(duì)多依賴關(guān)系，使得當(dāng)一個(gè)對(duì)象狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，所有依賴于它的對(duì)象都會(huì)自動(dòng)收到通知并更新。

主要組成部分

主題（Subject）：主題是被觀察的對(duì)象，它維護(hù)一個(gè)觀察者列表。當(dāng)它的狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，會(huì)通知所有的觀察者。主題提供方法來(lái)注冊(cè)、注銷觀察者。

觀察者（Observer）：觀察者是依賴于主題的對(duì)象，它會(huì)在主題狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)收到通知，進(jìn)而更新自身的狀態(tài)。觀察者有一個(gè)更新方法，當(dāng)主題狀態(tài)變化時(shí)，主題會(huì)調(diào)用此方法來(lái)通知觀察者。

工作流程

注冊(cè)觀察者：觀察者通過(guò)主題提供的注冊(cè)方法將自己注冊(cè)到主題上。
狀態(tài)變化：主題的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，它會(huì)遍歷其所有注冊(cè)的觀察者。
通知觀察者：主題調(diào)用每個(gè)觀察者的更新方法，通知它們進(jìn)行狀態(tài)更新。
更新觀察者：觀察者根據(jù)通知更新自己的狀態(tài)，通常會(huì)重新渲染界面或進(jìn)行其他的狀態(tài)更新。

案例實(shí)現(xiàn)

假設(shè)有一個(gè)溫度監(jiān)控系統(tǒng)：

主題：溫度傳感器，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，它會(huì)通知所有依賴于它的觀察者。
觀察者：可以是不同的顯示設(shè)備或報(bào)警系統(tǒng)，溫度變化時(shí)，它們會(huì)根據(jù)新溫度執(zhí)行相應(yīng)操作。

案例類圖

觀察者接口

用于觀察溫度變化的接口，訂閱的主題發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)觀察者接口的update方法來(lái)通知訂閱了的所有觀察者。

interface Observer {
    void update(int temperature);
}

觀察者實(shí)現(xiàn)類

// 觀察者實(shí)現(xiàn)類1
class DisplayDevice implements Observer {
    @Override
    public void update(int temperature) {
        System.out.println("顯示裝置：溫度更新到" + temperature);
    }
}

// 觀察者實(shí)現(xiàn)類2
class AlarmSystem implements Observer {
    @Override
    public void update(int temperature) {
        if (temperature > 42) {
            System.out.println("警報(bào)：溫度超過(guò)閾值！");
        }
    }
}

主題類（被觀察者）

class TemperatureSensor {
    // 觀察者列表
    private List<Observer> observers = new ArrayList<>();
    private int temperature;

    // 注冊(cè)觀察者
    public void addObserver(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }

    // 移除觀察者
    public void removeObserver(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }

    // 設(shè)置溫度并通知觀察者
    public void setTemperature(int temperature) {
        this.temperature = temperature;
        notifyObservers();
    }

    // 通知所有觀察者
    private void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(temperature);
        }
    }
}

測(cè)試客戶端

public class ObserverPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 創(chuàng)建主題和觀察者
        TemperatureSensor sensor = new TemperatureSensor();
        Observer display = new DisplayDevice();
        Observer alarm = new AlarmSystem();

        // 注冊(cè)觀察者：如果沒注冊(cè)，那就不會(huì)通知
        sensor.addObserver(display);
        sensor.addObserver(alarm);

        // 改變主題的狀態(tài)
        sensor.setTemperature(45);
        sensor.setTemperature(28);
    }
}

測(cè)試輸出結(jié)果

顯示裝置：溫度更新到45

警報(bào)：溫度超過(guò)閾值！

顯示裝置：溫度更新到28

優(yōu)缺點(diǎn)和使用場(chǎng)景

優(yōu)點(diǎn)

松耦合：觀察者與主題之間是松耦合的，主題不需要知道具體的觀察者，觀察者也不需要了解主題的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。
動(dòng)態(tài)添加或刪除觀察者：可以在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)地添加或刪除觀察者。

缺點(diǎn)

多次更新：如果有大量觀察者，狀態(tài)變化可能導(dǎo)致多次調(diào)用更新方法，性能可能受到影響。
循環(huán)依賴：觀察者之間如果互相通知更新，可能引起循環(huán)依賴或無(wú)限循環(huán)。

觀察者模式是處理事件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或需要多個(gè)對(duì)象同步更新狀態(tài)的常用模式，尤其在分布式系統(tǒng)、GUI框架中應(yīng)用廣泛。

適用場(chǎng)景

事件驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)：例如GUI框架（按鈕點(diǎn)擊、界面更新等）、消息通知系統(tǒng)等。
發(fā)布-訂閱系統(tǒng)：如消息隊(duì)列系統(tǒng)、新聞?dòng)嗛啞⑸缃幻襟w更新等。
數(shù)據(jù)同步：多個(gè)模塊需要同步更新某些共享數(shù)據(jù)時(shí)，如溫度監(jiān)控、股票價(jià)格變化等。

觀察者模式的應(yīng)用

Spring的事件機(jī)制ApplicationEvent是事件對(duì)象，ApplicationListener是事件監(jiān)聽器，當(dāng)ApplicationEvent發(fā)布時(shí)，所有注冊(cè)了該事件類型的ApplicationListener會(huì)被通知并處理該事件。ApplicationEventPublisher接口（通常是ApplicationContext的實(shí)現(xiàn)類）作為被觀察者，ApplicationListener作為觀察者。事件的發(fā)布和監(jiān)聽實(shí)現(xiàn)了松耦合的通知機(jī)制。

Java Web中的監(jiān)聽器，它通過(guò)監(jiān)聽和響應(yīng)Web應(yīng)用的生命周期事件、HTTP會(huì)話事件、請(qǐng)求事件以及屬性變化事件。常見的監(jiān)聽器接口包括ServletContextListener、HttpSessionListener、ServletRequestListener等，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的監(jiān)聽接口，即可完成相應(yīng)事件的監(jiān)聽。監(jiān)聽器機(jī)制的使用可以幫助開發(fā)者在特定事件發(fā)生時(shí)執(zhí)行一些處理邏輯，保證代碼的解耦和靈活性。

總結(jié)

觀察者模式是一種行為設(shè)計(jì)模式，其核心在于通過(guò)定義一對(duì)多的依賴關(guān)系，使得當(dāng)被觀察者的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，所有依賴的觀察者自動(dòng)收到通知并更新，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)象之間的松耦合和動(dòng)態(tài)響應(yīng)，同時(shí)便于觀察者的擴(kuò)展。