观察者模式思考

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定义:

定义了对象之间的一对多依赖,这样一来,当一个对象改变状态时,它的所有依赖者都会收到通知并且执行对应的逻辑。

角色:

1、主题:也可以称为被观察者,在一对多的关系中,扮演的是一,一个主题可以有多个观察者。举个例子:约上几个朋友到河南烩面馆去吃烩面,由于人多,需要排队,每人发一个号;这个河南烩面馆就可以理解成一个主题,有自己的状态变化:烩面是否做好。
2、观察者:在一对多的关系中,扮演的是多。上面那个例子中,我和几个朋友都可以看作这家面馆的观者者,一旦我们的饭做好了,我们都会收到对应的通知,服务员会把对应的烩面端过来或者我们自己去拿。

实现原理:

一个主题是有状态的,也就是真正有数据的人,这些状态或者数据在某些场景下都有可能发生变化,当发生变化的时候,如果希望需要响应这些变化的观察者收到通知和数据,那就需要把这些观者者注册到这个主题上面。也就是要在他们之间架起一座桥梁,这两个角色肯定要有某种联系,不管这种联系是怎么实现的,反正要有,不然的话,凭什么你主题一变化,观察者就能知道并且收到对应的变化数据。这个里面采取的方式是在主题类里面保存一个观察者列表,当主题内部状态发生变化的时候,会遍历这个列表,调用观察者的方法。

类图

类图.png

应用场景:

这个模式还是挺实用的,在jdk或者很多开源框架里面都会有这种思想体现或者是这种思想的延伸。像消息队列的发布订阅,其实就是运用的这种模式。spring的event事件通知,也是这种模式,下面会以源码的形式介绍。其他的只要有类似有一个有状态的核心的点,然后其他点的业务变化需要依赖这个核心点的状态变化,都可以借鉴这个模式。

  • spring的event通知:
    spring框架提供的事件处理功能,其实就是通过继承ApplicationEvent和实现ApplicationListener接口来实现的。ApplicationListener接口的实现者其实就是一个观察者,而ApplicationContext就可以理解成主题,每一次当Event被发布到spring上下文的时候,对应event的Listener Bean都会被通知、调用。
    spring提供了很多种event,每一种event都有对应的使用场景,例如:ContextRefreshedEvent是在调用ConfigurableApplicationContext的refresh方法中finishRefresh方法中发布的:
    @Override
    public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
        synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
            // Prepare this context for refreshing.
            prepareRefresh();

            // Tell the subclass to refresh the internal bean factory.
            ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

            // Prepare the bean factory for use in this context.
            prepareBeanFactory(beanFactory);

            try {
                // Allows post-processing of the bean factory in context subclasses.
                postProcessBeanFactory(beanFactory);

                // Invoke factory processors registered as beans in the context.
                invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

                // Register bean processors that intercept bean creation.
                registerBeanPostProcessors(beanFactory);

                // Initialize message source for this context.
                initMessageSource();

                // Initialize event multicaster for this context.
                initApplicationEventMulticaster();

                // Initialize other special beans in specific context subclasses.
                onRefresh();

                // Check for listener beans and register them.
                registerListeners();

                // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
                finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

                // Last step: publish corresponding event.
                finishRefresh();
            }
    protected void finishRefresh() {
        // Clear context-level resource caches (such as ASM metadata from scanning).
        clearResourceCaches();

        // Initialize lifecycle processor for this context.
        initLifecycleProcessor();

        // Propagate refresh to lifecycle processor first.
        getLifecycleProcessor().onRefresh();

        // Publish the final event.
        publishEvent(new ContextRefreshedEvent(this));

        // Participate in LiveBeansView MBean, if active.
        LiveBeansView.registerApplicationContext(this);
    }

也就是上面的publishEvent方法实现的。
像ContextStartedEvent和ContextStoppedEvent分别是在调用AbstractApplicationContext的start和stop方法触发发布的,代码如下:

    @Override
    public void start() {
        getLifecycleProcessor().start();
        publishEvent(new ContextStartedEvent(this));
    }

    @Override
    public void stop() {
        getLifecycleProcessor().stop();
        publishEvent(new ContextStoppedEvent(this));
    }

publishEvent最终会调用SimpleApplicationEventMulticaster类的multicastEvent方法,详细代码如下:

    @Override
    public void multicastEvent(final ApplicationEvent event, @Nullable ResolvableType eventType) {
        ResolvableType type = (eventType != null ? eventType : resolveDefaultEventType(event));
        Executor executor = getTaskExecutor();
        for (ApplicationListener<?> listener : getApplicationListeners(event, type)) {
            if (executor != null) {
                executor.execute(() -> invokeListener(listener, event));
            }
            else {
                invokeListener(listener, event);
            }
        }
    }

查询和当前event关联的listener(观察者),然后提交给线程池执行,调用onApplicationEvent方法,执行定义的业务逻辑。

  • Tomcat的Lifecycle:
    Tomcat中控制各个组件的生命周期的Lifecycle用的也是这种模式;
    比如:StandardServer Server组件
    Lifecycle接口:抽象主题
    StandardServer类:具体的主题
    LifecycleListener接口:抽象观察者
    NamingContextListener类:具体的观察者
    StandardServer类继承了LifecycleBase抽象类、实现了Server接口。LifecycleBase统一封装了新增、删除Listener(观察者)的方法,还有start()、stop()、destroy()方法的实现;startInternal()这个方法在子类里面实现,里面包含触发Listener执行逻辑的方法,代码如下:
@Override
    protected void startInternal() throws LifecycleException {

        fireLifecycleEvent(CONFIGURE_START_EVENT, null);
        setState(LifecycleState.STARTING);

        globalNamingResources.start();

        // Start our defined Services
        synchronized (servicesLock) {
            for (Service service : services) {
                service.start();
            }
        }

        if (periodicEventDelay > 0) {
            monitorFuture = getUtilityExecutor().scheduleWithFixedDelay(
                    new Runnable() {
                        @Override
                        public void run() {
                            startPeriodicLifecycleEvent();
                        }
                    }, 0, 60, TimeUnit.SECONDS);
        }
    }

然后执行LifecycleListener中的lifecycleEvent()方法,本例指的是NamingContextListener类中的lifecycleEvent方法,里面有很多逻辑。其实这个NamingContextListener的关联是在StandardServer的构造方法里面,如下图:


image.png

StandardServer的类图:


Server类图.png

总结:

感觉java里面的很多模式和写代码思想都可以在现实生活中找到原型,如果碰到一些难懂的思想,可以结合一下生活中是否有对应的场景,结合着去思考,会更好想明白一点。有些东西看着很高深,一旦你决定想深入进去,并且去做了,其实他们的内部实现没那么复杂的,所以要多深入进去学习,多实践,验证。

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