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DexterSchot
8年前发布

学习、探究Java设计模式——观察者模式

   <h2><strong>前言</strong></h2>    <p>观察者模式是面向对象编程中较为常用的一种设计模式,观察者模式又称为订阅-发布模式,特别是适用于GUI图形界面中,比如Android的View中就大量使用了此模式。那么观察者模式到底是什么以及我们应该怎么使用它呢?相信通过本文的学习,你们会有一个更为清晰的答案。</p>    <h2><strong>定义</strong></h2>    <p>观察者模式:定义了对象之间的一对多依赖,当一个对象改变状态时,它的所有依赖者都会收到通知并自动更新。</p>    <p>由以上的定义,我们可以知道,观察者模式有两个重要要素:观察者、被观察者。用生活中一个常见的例子来描述:我们通常会订阅天气预报信息,假如天气出现了变化,气象App就会通知我们天气变了要做出相应的准备,那么在这个场景中,我们就充当了“观察者”角色,而气象App则充当了“被观察者”角色,当天气发生了变化,“被观察者”就会通知我们,让我们做出相应改变。</p>    <p>那么,我们已经知道了观察者和被观察者的概念,但我们还不知道它们两个是怎样联系起来的,接下来我们正要解决这个问题,为了更好地理解,我们先来看看观察者模式的UML类图。</p>    <h2>UML类图</h2>    <p><img src="https://simg.open-open.com/show/ebf67c879984836141ea0aae702e13b1.jpg"></p>    <p><strong>UML类图</strong></p>    <p>我们来分析下上图各个类或者接口的含义:</p>    <p>Observerable:被观察者接口,规定了几个方法,分别是registerObserver():表示将观察者注册到被观察者中,即“订阅”;removeObserver():表示将观察者从被观察者中移除,即“取消订阅”;notifyObservers():当被观察者状态改变的时候,这个方法被调用,通知所有已经注册的观察者。</p>    <p>ConcreteObserverable:被观察者,实现了Observerable接口,对以上的三个方法进行了具体实现,同时有一个List集合,用以保存注册的观察者,等需要通知观察者时,遍历该集合即可。 <strong>注意</strong> ,该集合的泛型参数应该是Observer,接口类型,而不应该是具体的Observer实现类,这样做的原因是一个被观察者可能会有多个不同实现类的观察者(但都实现了Observer接口),如果限定了某一个具体的类型,那么会导致以后要加入新类型的时候而不得不修改当前类,耦合度过高,这是一个非常不好的行为。( <em>设计原则:面向接口编程而不是面向实现编程</em> )</p>    <p>Observer:观察者接口,规定了update()方法,当被观察者调用notifyObservers()方法时,观察者的update()方法会被回调。</p>    <p>ConcreteObserver:观察者,实现了update()方法。</p>    <p>那么了解了以上各部分的含义后,应该不难得出观察者模式的实现过程了,那么我们接下来看看实现观察者模式的一般过程。</p>    <h2><strong>实现步骤</strong></h2>    <p>我们需要准备Observerable接口,声明注册、移除、通知更新这三个方法,接着需要Observer接口,声明update()方法,然后我们要实现以上两个接口,分别是ConcreteObserverable和ConcreteObserver这两个实现类。其中,ConcreteObserverable应该有一个成员变量用户保存注册的观察者,当需要通知更新的时候,调用ConcreteObserverable#notifyObservers()方法,该方法内部遍历所有的观察者,并调用他们的update()方法,这样便实现了订阅——发布流程。</p>    <h2><strong>A Sample</strong></h2>    <p>接下来,我们实现一个简单的例子,让大家更熟悉观察者模式。</p>    <p>我们来模拟一个场景:A、B、C三人在书店订阅了同一本杂志,当该杂志上架的时候,会通知他们杂志上架的信息(包括杂志的期数、最新价格),让他们过来购买。</p>    <h2><strong>Step 1.建立接口</strong></h2>    <p>新建Observerable.java文件:</p>    <pre>  <code class="language-java">public interface Observerable {      public void registerObserver(Observer o);      public void removeObserver(Observer o);      public void notifyObservers();  }</code></pre>    <p>新建Observer.java文件:</p>    <pre>  <code class="language-java">public interface Observer {      public void update(int edition,float cost);  }</code></pre>    <h2><strong>Step 2.实现被观察者接口</strong></h2>    <p>新建MagazineData.java文件:</p>    <pre>  <code class="language-java">public class MagazineData implements Observerable {        private List<Observer> mObservers;      private int edition;      private float cost;        public MagazineData() {          mObservers = new ArrayList<>();      }        @Override      public void registerObserver(Observer o) {          mObservers.add(o);      }        @Override      public void removeObserver(Observer o) {          int i = mObservers.indexOf(o);          if(i >= 0)              mObservers.remove(i);      }        @Override      public void notifyObservers() {          for(int i = 0; i < mObservers.size(); i++){              Observer observer = mObservers.get(i);              observer.update(edition, cost);          }      }        public void setInfomation(int edition,float cost){          this.edition = edition;          this.cost = cost;          //信息更新完毕,通知所有观察者          notifyObservers();      }    }</code></pre>    <h2><strong>Step 3.实现观察者接口</strong></h2>    <p>新建Customer.java文件:</p>    <pre>  <code class="language-java">public class Customer implements Observer {        private String name;      private int edition;      private float cost;        public Customer(String name){          this.name = name;      }        @Override      public void update(int edition, float cost) {          this.edition = edition;          this.cost = cost;          buy();      }        public void buy(){          System.out.println(name+"购买了第"+edition+"期的杂志,花费了"+cost+"元。");      }    }</code></pre>    <p>经过以上三个步骤,已经实现了观察者模式了,那么我们最后再编写一个测试类,来进行测试:</p>    <pre>  <code class="language-java">public class Test {        public static void main(String[] args) {          //创建被观察者          MagazineData magazine = new MagazineData();          //创建三个不同的观察者          Observer customerA = new Customer("A");          Observer customerB = new Customer("B");          Observer customerC = new Customer("C");            //将观察者注册到被观察者中          magazine.registerObserver(customerA);          magazine.registerObserver(customerB);          magazine.registerObserver(customerC);            //更新被观察者中的数据,当数据更新后,会自动通知所有已注册的观察者          magazine.setInfomation(5, 12);      }    }</code></pre>    <p>运行,结果如下:</p>    <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/ae4f7f6602d7149934a10a03f70d289c.jpg"></p>    <p style="text-align:center">运行结果.jpg</p>    <p>通过上面的例子,我们可以看出,MagazineData和Customer两者处于松耦合状态,甚至是零耦合状态,如果某一者需求改变了,需要进行代码的修改,这并不会涉及到另一者,这是非常良好的松耦合设计,只需要实现接口即可。</p>    <h2><strong>认识推模型和拉模型</strong></h2>    <p>通过上面的一个例子,我们简单实现了观察值模式,我们注意到在被观察者通知观察者的过程中,即在Observerable内调用Observer的update(int edition, float cost)方法时,我们把MagazineData的几个数据传递了进去,使得观察者能够从参数中得到数据,这就像从MagazineData中把数据“推”到了观察者中。这也就是 <strong>推模型</strong> 。与推模型相对的,假如MagazineData并不是把具体的数据传递过去,而是把自身的引用作为参数传递过去,那么观察者得到的是MagazineData实例的引用,那么我们可以直接通过一系列的get方法来获取数据,这也就是 <strong>拉模型</strong> 。下面,我们给推模型和拉模型下定义:</p>    <p>推模型:被观察者主动向观察者推送自身的信息,可以是全部信息或者是部分信息。</p>    <p>拉模型:被观察者通过把自身的引用传递给观察者,需要观察者自行通过该引用来获取相关的信息。</p>    <p>其实,我们上面实现的例子,就是使用了推模型,把MagazineData的两个成员变量推送给了观察者,如果要把以上例子修改为拉模型也很简单,在update()方法中,把参数修改为:update(Observerable observerable)即可,然后在观察者的实现类中,把得到的Observerable引用强制转换为具体的实现类型即可。</p>    <p>比较:推模型适用于提前知道观察者所需要的数据的情况,而拉模型由于把自身传递了过去,因此适用于大多数场景。</p>    <h2><strong>认识Java内置的观察者模式</strong></h2>    <p>上面我们自行实现了观察者模式,其实在Java中,它已经为我们准备了Observerable类以及Observer接口,只要继承或实现,就能快速实现我们的被观察者和观察者了,那么,我们学习下该内置的观察者模式。</p>    <p>首先,我们来看看 <strong>java.util.Observerable</strong> 类,这与我们上面自行实现的不同,它是一个类而不是一个接口,因此我们的被观察者要继承该类,另外,Observerable类已经帮我们实现了addObserver()、deleteObserver()、notifyObservers()等方法,因此我们在子类不需要再重写这些方法了,另外,该父类还提供了一个setChanged()方法,该方法用来标记状态已经改变的事实,因此要先调用该方法再调用notifyObservers()方法。其实,该类提供了两个notifyObservers()方法,一个有参数,一个无参数,而有参数的适用于推模型,无参数的适用于拉模型。</p>    <p>而 <strong>java.util.Observer</strong> 则是一个接口,与我们上面定义的基本一样。</p>    <p>那么,我们来利用Java内置的观察者模式结合拉模型来实现我们上面的小例子。</p>    <p>新建JournalData.java:</p>    <pre>  <code class="language-java">public class JournalData extends Observable {      private int edition;      private float cost;        public void setInfomation(int edition,float cost){          this.edition = edition;          this.cost = cost;          setChanged();          //调用无参数的方法,使用拉模型          notifyObservers();      }        //提供get方法      public int getEdition(){          return edition;      }        public float getCost(){          return cost;      }  }</code></pre>    <p>新建Consumer.java:</p>    <pre>  <code class="language-java">public class Consumer implements Observer {        private String name;      private int edition;      private float cost;        public Consumer(String name){          this.name = name;      }        @Override      public void update(Observable o, Object arg) {          //判断o是否是JournalData的一个实例          if(o instanceof JournalData){              //强制转化为JournalData类型              JournalData journalData = (JournalData) o;              //拉取数据              this.edition = journalData.getEdition();              this.cost = journalData.getCost();              buy();          }        }        public void buy(){          System.out.println(name+"购买了第"+edition+"期的杂志,花费了"+cost+"元。");      }    }</code></pre>    <p>测试类Test.java:</p>    <pre>  <code class="language-java">public static void main(String[] args) {            //创建被观察者          JournalData journal = new JournalData();          //创建三个不同的观察者          Consumer consumerA = new Consumer("A");          Consumer consumerB = new Consumer("B");          Consumer consumerC = new Consumer("C");          //将观察者注册到被观察者中          journal.addObserver(consumerA);          journal.addObserver(consumerB);          journal.addObserver(consumerC);          //更新被观察者中的数据          journal.setInfomation(6, 11);      }    }</code></pre>    <p>运行结果如下所示:</p>    <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/f37f48d3a607b7bfaccfd980bd554e4a.jpg"></p>    <p style="text-align:center">运行结果</p>    <p>经过上面的几个例子,相信大家对观察者模式有了一个比较深刻的认识了,最后我们再说说观察者模式可以用在什么地方。比如我们有两个对象,一个对象依赖于另一个对象的变化而变化,此时我们可以将这两个对象抽象出来,做成接口,利用观察者模式来进行解耦,又或者,当一个对象发生变化的时候,需要通知别的对象来做出改变,但又不知道这样的对象有多少个,此时利用观察者模式非常合适。</p>    <p> </p>    <p>来自:http://www.jianshu.com/p/3459188bc8f9</p>    <p> </p>    
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