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简说设计模式——观察者模式

程序员文章站 2022-05-20 17:44:24
一、什么是观察者模式 观察者一般可以看做是第三者,比如在学校上自习的时候,大家肯定都有过交头接耳、各种玩耍的经历,这时总会有一个“放风”的小伙伴,当老师即将出现时及时“通知”大家老师来了。再比如,拍卖会的时候,大家相互叫价,拍卖师会观察最高标价,然后通知给其它竞价者竞价,这就是一个观察者模式。 对于 ......

一、什么是观察者模式

  观察者一般可以看做是第三者,比如在学校上自习的时候,大家肯定都有过交头接耳、各种玩耍的经历,这时总会有一个“放风”的小伙伴,当老师即将出现时及时“通知”大家老师来了。再比如,拍卖会的时候,大家相互叫价,拍卖师会观察最高标价,然后通知给其它竞价者竞价,这就是一个观察者模式。

  对于观察者模式而言,肯定有观察者和被观察者之分。比如在一个目录下建立一个文件,这时系统会通知目录管理器增加目录,并通知磁盘减少空间,在这里,文件就是观察者,目录管理器和磁盘就是被观察者。

  观察者模式(observer),又叫发布-订阅模式(publish/subscribe),定义对象间一种一对多的依赖关系,使得每当一个对象改变状态,则所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。uml结构图如下:

简说设计模式——观察者模式

   其中,subject类是主题,它把所有对观察者对象的引用文件存在了一个聚集里,每个主题都可以有任何数量的观察者。抽象主题提供了一个接口,可以增加和删除观察者对象;observer类是抽象观察者,为所有的具体观察者定义一个接口,在得到主题的通知时更新自己;concretesubject类是具体主题,将有关状态存入具体观察者对象,在具体主题内部状态改变时,给所有登记过的观察者发出通知;concreteobserver是具体观察者,实现抽象观察者角色所要求的更新接口,以便使本身的状态与主题的状态相协同。

  1. 主题subject

  首先定义一个观察者数组,并实现增、删及通知操作。它的职责很简单,就是定义谁能观察,谁不能观察,用vector是线程同步的,比较安全,也可以使用arraylist,是线程异步的,但不安全。

 1 public class subject {
 2 
 3     //观察者数组
 4     private vector<observer> ovector = new vector<>();
 5     
 6     //增加一个观察者
 7     public void addobserver(observer observer) {
 8         this.ovector.add(observer);
 9     }
10     
11     //删除一个观察者
12     public void deleteobserver(observer observer) {
13         this.ovector.remove(observer);
14     }
15     
16     //通知所有观察者
17     public void notifyobserver() {
18         for(observer observer : this.ovector) {
19             observer.update();
20         }
21     }
22     
23 }

  2. 抽象观察者observer

  观察者一般是一个接口,每一个实现该接口的实现类都是具体观察者。

1 public interface observer {
2     //更新
3     public void update();
4 }

   3. 具体主题

  继承subject类,在这里实现具体业务,在具体项目中,该类会有很多变种。

1 public class concretesubject extends subject {
2 
3     //具体业务
4     public void dosomething() {
5         //...
6         super.notifyobserver();
7     }
8     
9 }

   4. 具体观察者

  实现observer接口。

1 public class concreteobserver implements observer {
2 
3     @override
4     public void update() {
5         system.out.println("收到消息,进行处理");
6     }
7 
8 }

   5. client客户端

  首先创建一个被观察者,然后定义一个观察者,将该被观察者添加到该观察者的观察者数组中,进行测试。

 1 public class client {
 2     
 3     public static void main(string[] args) {
 4         //创建一个主题
 5         concretesubject subject = new concretesubject();
 6         //定义一个观察者
 7         observer observer = new concreteobserver();
 8         //观察
 9         subject.addobserver(observer);
10         //开始活动
11         subject.dosomething();
12     }
13     
14 }

   运行结果如下:

  简说设计模式——观察者模式

二、观察者模式的应用

  1. 何时使用

  • 一个对象状态改变,所有的依赖对象都将得到通知

   2. 方法

  • 使用面向对象技术

   3. 优点

  • 观察者和被观察者是抽象耦合的
  • 建立了一套触发机制

   4. 缺点

  • 如果一个被观察者对象有很多的直接和间接的观察者的话,将所有的观察者都通知到会花费很多时间
  • 如果观察者和观察目标间有循环依赖,可能导致系统崩溃
  • 没有相应的机制让观察者知道所观察的目标对象是怎么发生变化的

   5. 使用场景

  • 关联行为场景
  • 事件多级触发场景
  • 跨系统的消息变换场景,如消息队列的处理机制

  6. 应用实例

  • 手机丢了,委托别人给其他人发消息通知
  • 通知老师/老板来了
  • 拍卖,拍卖师观察最高标价,然后通知给其它竞价者竞价
  • 在一个目录下建立一个文件,会同时通知目录管理器增加目录,并通知磁盘减少空间,文件是被观察者,目录管理器和磁盘管理器是观察者
  • 猫叫了一声,吓着了老鼠,也惊到了主人,猫是被观察者,老鼠和人是观察者

  7. 注意事项

  • 避免循环引用
  • 如果顺序执行,某一观察者错误会导致系统卡壳,一般采用异步方式

三、观察者模式的实现

  下面举一个具体实例,假设上班时间有一部分同事在看股票,一部分同事在看nba,这时老板回来了,前台通知了部分同事老板回来了,这些同事及时关闭了网页没被发现,而没被通知到的同事被抓了个现行,被老板亲自“通知”关闭网页,uml图如下:

简说设计模式——观察者模式

  1. 通知者接口

 1 public interface subject {
 2 
 3     //增加
 4     public void attach(observer observer);
 5     //删除
 6     public void detach(observer observer);
 7     //通知
 8     public void notifyobservers();
 9     
10     //状态
11     public void setaction(string action);
12     public string getaction();
13     
14 }

   2. 观察者

 1 public abstract class observer {
 2 
 3     protected string name;
 4     protected subject subject;
 5     
 6     public observer(string name, subject subject) {
 7         this.name = name;
 8         this.subject = subject;
 9     }
10     
11     public abstract void update();
12     
13 }

  3. 具体通知者

  前台secretary和老板boss作为具体通知者,实现subject接口。这里只给出secretary类的代码,boss类与之类似。

 1 public class secretary implements subject {
 2 
 3     //同事列表
 4     private list<observer> observers = new linkedlist<>();
 5     private string action;
 6 
 7     //添加
 8     @override
 9     public void attach(observer observer) {
10         observers.add(observer);
11     }
12 
13     //删除
14     @override
15     public void detach(observer observer) {
16         observers.remove(observer);
17     }
18 
19     //通知
20     @override
21     public void notifyobservers() {
22         for(observer observer : observers) {
23             observer.update();
24         }
25     }
26 
27     //前台状态
28     @override
29     public string getaction() {
30         return action;
31     }
32 
33     @override
34     public void setaction(string action) {
35         this.action = action;
36     }
37     
38 }

   4. 具体观察者

  stockobserver是看股票的同事,nbaobserver是看nba的同事,作为具体观察者,继承observer类。这里只给出stockobserver类的代码,nbaobserver类与之类似。

 1 public class stockobserver extends observer {
 2     
 3     public stockobserver(string name, subject subject) {
 4         super(name, subject);
 5     }
 6 
 7     @override
 8     public void update() {
 9         system.out.println(subject.getaction() + "\n" + name + "关闭股票行情,继续工作");
10     }
11 
12 }

   5. 前台作为通知者进行通知(client)

  前台作为通知者,通知观察者。这里添加adam和tom到通知列表,并从通知列表中删除了adam,测试没在通知列表中的对象不会收到通知。

public class client {

    public static void main(string[] args) {
        //前台为通知者
        secretary secretary = new secretary();
        
        stockobserver observer = new stockobserver("adam", secretary);
        nbaobserver observer2 = new nbaobserver("tom", secretary);
        
        //前台通知
        secretary.attach(observer);
        secretary.attach(observer2);
        
        //adam没被前台通知到,所以被老板抓了个现行
        secretary.detach(observer);
        
        //老板回来了
        secretary.setaction("小心!boss回来了!");
        //发通知
        secretary.notifyobservers();
    }
    
}

   运行结果如下,只有tom接收到了通知:

  简说设计模式——观察者模式

  6. 老板作为通知者进行通知(client)

  老板作为通知者,通知观察者。这里将tom从老板的通知列表中移除,老板只通知到了adam。

 1 public class client {
 2 
 3     public static void main(string[] args) {
 4         //老板为通知者
 5         boss boss = new boss();
 6         
 7         stockobserver observer = new stockobserver("adam", boss);
 8         nbaobserver observer2 = new nbaobserver("tom", boss);
 9         
10         //老板通知
11         boss.attach(observer);
12         boss.attach(observer2);
13         
14         //tom没被老板通知到,所以不用挨骂
15         boss.detach(observer2);
16         
17         //老板回来了
18         boss.setaction("咳咳,我大boss回来了!");
19         //发通知
20         boss.notifyobservers();
21     }
22     
23 }

  运行结果如下,只有adam挨骂了: 

  简说设计模式——观察者模式

 

  当一个对象的改变需要同时改变其它对象,并且它不知道具体有多少对象有待改变的时候,应该考虑使用观察者模式。

  而使用观察者模式的动机在于:将一个系统分割成一系列相互协作的类有一个很不好的副作用,就是需要维护相关对象间的一致性,我们不希望为了维持一致性而使各类紧密耦合,这样会给维护、扩展和重用都带来不便,而观察者模式所做的工作就是在解除耦合

 

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