观察者模式

概念:

  定义了对象之间一对多依赖,这样一来,当一个对象改变状态时,他的所有依赖着都会收到通知并自动更新。观察者模式是对象的行为模式,又叫发布-订阅(Publish/Subscribe)模式、模型-视图(Model/View)模式、源-监听器(Source/Listener)模式或从属者(Dependents)模式。

类图:

类图

角色:

  • 抽象主题(Subject)角色:抽象主题角色把所有对观察者对象的引用保存在一个聚集(比如ArrayList对象)里,每个主题都可以有任何数量的观察者。抽象主题提供一个接口,可以增加和删除观察者对象,抽象主题角色又叫做抽象被观察者(Observable)角色。
  • 具体主题(ConcreteSubject)角色:将有关状态存入具体观察者对象;在具体主题的内部状态改变时,给所有登记过的观察者发出通知。具体主题角色又叫做具体被观察者(Concrete Observable)角色。
  • 抽象观察者(Observer)角色: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,这个接口叫做更新接口。
  • 具体观察者(ConcreteObserver)角色:存储与主题的状态自恰的状态。具体观察者角色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 像协调。如果需要,具体观察者角色可以保持一个指向具体主题对象的引用。

例子:

  1. 需求:做出一个天气预报系统。
  2. 需求分析:该系统共分为三个部分:气象站(获取数据的物理装置)、WeatherData对象(追踪气象站的数据并更新到布告板)和布告板(显示天气预报给用户看)。
  3. 图形解析


    气象监测实现
  4. 类图分析


    类图

推模型和拉模型:

  • 推模型
    主题对象向观察者推送主题的详细信息,不管观察者是否需要,推送的信息通常是主题对象的全部或部分数据。

    1. 抽象主题角色
      public interface Subject {
          /**
           * Description 注册观察者对象
           * 
           * @param o
           */
          public void registerObserver(Observer o);
      
          /**
           * Description 删除观察者对象
           * 
           * @param o
           */
          public void removeObserver(Observer o);
      
          /**
           * Description 通知观察者对象
           */
          public void notifyObservers();
      }
      
    2. 具体主题角色
      public class WeatherData implements Subject {
           private ArrayList<Object> observers;
           private float temperature;
           private float humidity;
           private float pressure;
       
           public WeatherData() {
               observers = new ArrayList<>();
           }
       
           @Override
           public void registerObserver(Observer o) {
               observers.add(o);
           }
       
           @Override
           public void removeObserver(Observer o) {
               int i = observers.indexOf(o);
               if (i >= 0) {
                   observers.remove(i);
               }
           }
       
           @Override
           public void notifyObservers() {
               for (int i = 0; i < observers.size(); i++) {
                   Observer observer = (Observer) observers.get(i);
                   observer.update(temperature, humidity, pressure);
               }
           }
       
           /**
            * Description 数据更新,通知观察者
            */
           public void messurementschanged() {
               notifyObservers();
           }
       
           /**
            * Description 更新数据
            * @param temperature   温度
            * @param humidity      湿度
            * @param pressure       气压
            */
           public void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure) {
               this.temperature = temperature;
               this.humidity = humidity;
               this.pressure = pressure;
               messurementschanged();
           }
       }
      
    3. 抽象观察角色
        public interface Observer {
            /**
             * Description 更新信息
             * @param temp      温度
             * @param humidity  湿度
             * @param pressure  气压
             */
            public void update(float temp, float humidity, float pressure);
        }
      
    4. 观察者其他抽象功能
      public interface DisplayElement {
          /**
           * Description 展示信息
           */
          public void display();
      }
      
    5. 具体观察角色
        public class CurrentConditionsDisplay implements Observer, DisplayElement {
            private float temperature;
            private float humidity;
            private Subject weatherData;
        
            /**
             * @param weatherData
             *            创建自己时订阅主题
             */
            public CurrentConditionsDisplay(Subject weatherData) {
                this.weatherData = weatherData;
                weatherData.registerObserver(this);
            }
        
            @Override
            public void display() {
                System.out.println("温度:" + temperature + "\n湿度:" + humidity);
            }
        
            @Override
            public void update(float temp, float humidity, float pressure) {
                this.temperature = temp;
                this.humidity = humidity;
                display();
            }
        }
          ``` 
      
    6. 测试类
      public class TestMain {
          public static void main(String[] args) {
              WeatherData weatherData = new WeatherData();
              CurrentConditionsDisplay conditionsDisplay = new CurrentConditionsDisplay(weatherData);
              weatherData.setMeasurements(11.11F, 22.22F, 33.33F);
          }
      }
      
  • 拉模型
    主题对象在通知观察者的时候,只传递少量信息。如果观察者需要更具体的信息,由观察者主动到主题对象中获取,相当于是观察者从主题对象中拉数据。一般这种模型的实现中,会把主题对象自身通过update()方法传递给观察者,这样在观察者需要获取数据的时候,就可以通过这个引用来获取了。
    根据上面描述,拉模型就是把主题当做参数传递并修改一下部分内容即可:

    1.修改参数

      public interface Observer {
          /**   
           * Description          
           * @param subject  主题
           */ 
          public void update(Subject subject);
      }
    
    1. 具体观察类
          @Override
          public void update(Subject subject) {
              this.temperature = ((WeatherData)subject).getTemperature();
              this.humidity = ((WeatherData)subject).getHumidity();
              display();
          }
      
    2. 具体主题类
      @Override
      public void notifyObservers() {
          for (int i = 0; i < observers.size(); i++) {
              Observer observer = (Observer) observers.get(i);
              observer.update(this);
          }
      }
      

两种模式的比较:

  • 推模型是假定主题对象知道观察者需要的数据;而拉模型是主题对象不知道观察者具体需要什么数据,没有办法的情况下,干脆把自身传递给观察者,让观察者自己去按需要取值。
  • 推模型可能会使得观察者对象难以复用,因为观察者的update()方法是按需要定义的参数,可能无法兼顾没有考虑到的使用情况。这就意味着出现新情况的时候,就可能提供新的update()方法,或者是干脆重新实现观察者;而拉模型就不会造成这样的情况,因为拉模型下,update()方法的参数是主题对象本身,这基本上是主题对象能传递的最大数据集合了,基本上可以适应各种情况的需要。

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