设计模式学习专栏三--------观察者模式

场景

建立一个气象站应用, 利用WeatherData对象取得数据,并更新三个布告板: 目前状况 , 气象统计 , 天气预报

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此系统中的三个部分是气象站(获取实际气象数据的物理装置) , WeatherData对象(追踪来自气象站的数据,并更新布告板) 和 布告板(显示目前天气状况给用户看.)

WeatherData对象知道如何跟物理气象站联系,以取得更新的数据.WeatherData对象会随即更新三个布告板的显示: 目前状况(温度 , 湿度 , 气压), 气象统计和天气预报

刚开始实现方式

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//WeatherData构造函数  , 当新公告板加入时, 也要跟着改变
public WeatherData(CurrentConditionsDisplay currentConditionsDisplay,
                       StatisticsDisplay statisticsDisplay,ForecastDisplay forecastDisplay) {
        this.currentConditionsDisplay = currentConditionsDisplay;
        this.statisticsDisplay = statisticsDisplay;
        this.forecastDisplay = forecastDisplay;
    }

如何解决

分析可变部分

1. 在weatherData的构造函数中 , 对布告板的加入与移除

2. 在收到气象数据变化时, 需要通知所有已加入的布告板

观察者模式总览

定义:在对象之间定义一对多的依赖,这样一来, 当一个对象改变状态,依赖它的对象都会收到通知,并自动更新

• 类图

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• 模式的理解

  • 角色

    • 主题Subject : 主题对象管理某些数据 , 当主题内的数据改变时 , 就会通知观察者
    • 观察者Observer : 观察者已经订阅主题, 以便在主题数据改变时能收到更新 , 当不想订阅主题时,也能随时移除订阅

  • 细节

    • 使用观察者模式在任意时候都能 增加/删除新的观察者,而不修改原有代码

    • 观察者模式 对数据推送有两种方式 推(push)和拉(pull)

      • 推送方式:
        • 当主题通知变化时, 主题携带着数据通知观察者.
      • 拉取方式
        • 当主题通知变化时, 观察者通过主题的引用 , 去获取主题中的数据信息

  • 观察者模式提供了一种对象设计,让主题和观察者之间松耦合

    • 对主题而言, 它只知道观察者实现了某个接口(Observer). 而不需要知道观察者的具体实现是谁, 做了些什么与其他细节
    • 对观察者而言, 它不需要关心主题细节, 只知道可以注册/移除主题 , 并且主题有数据更新时会调用update方法传入数据

核心代码部分

• 主题

  public interface Subject {
    public void registerObserver(Observer o);
    public void removeObserver(Observer o);
    public void notifyObservers();
  }
  

• 观察者

  public interface Observer {
    public void update(float temp, float humidity, float pressure);
  }
  
  

• WeatherData

  public class WeatherData implements Subject {
    private ArrayList<Observer> observers;
    private float temperature;
    private float humidity;
    private float pressure;
    
    public WeatherData() {
        observers = new ArrayList<Observer>();
    }
    
    public void registerObserver(Observer o) {
        observers.add(o);
    }
    
    public void removeObserver(Observer o) {
        int i = observers.indexOf(o);
        if (i >= 0) {
            observers.remove(i);
        }
    }
    
    public void notifyObservers() {
          //遍历所有的观察者,调用update方法
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(temperature, humidity, pressure);
        }
    }
    
    public void measurementsChanged() {
        notifyObservers();
    }
    //气象站数据改变时调用的方法
    public void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure) {
        this.temperature = temperature;
        this.humidity = humidity;
        this.pressure = pressure;
        measurementsChanged();
    }
    //其他的get方法
  }
  

• 观察者--今日布告板

  public class CurrentConditionsDisplay implements Observer, DisplayElement {
    private float temperature;
    private float humidity;
    private Subject weatherData;    //持有主题引用 , 用于拉取数据/删除主题
    
    public CurrentConditionsDisplay(Subject weatherData) {
        this.weatherData = weatherData;
        weatherData.registerObserver(this);
    }
    
    public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {
        this.temperature = temperature;
        this.humidity = humidity;
        display();
    }
    
    public void display() {
        System.out.println("Current conditions: " + temperature + "F degrees and " + humidity + "% humidity");
    }
  }
  

• 主程序 ----主题数据改变

  public class WeatherStationHeatIndex {
  
    public static void main(String[] args) {
        WeatherData weatherData = new WeatherData();
        CurrentConditionsDisplay currentDisplay = new CurrentConditionsDisplay(weatherData);
        StatisticsDisplay statisticsDisplay = new StatisticsDisplay(weatherData);
        ForecastDisplay forecastDisplay = new ForecastDisplay(weatherData);
  
        weatherData.setMeasurements(80, 65, 30.4f);
        weatherData.setMeasurements(82, 70, 29.2f);
        weatherData.setMeasurements(78, 90, 29.2f);
    }
  }
  

• 输出结果

  Current conditions: 80.0F degrees and 65.0% humidity
  Avg/Max/Min temperature = 80.0/80.0/80.0
  Forecast: Improving weather on the way!
  
  Current conditions: 82.0F degrees and 70.0% humidity
  Avg/Max/Min temperature = 81.0/82.0/80.0
  Forecast: Watch out for cooler, rainy weather
  
  Current conditions: 78.0F degrees and 90.0% humidity
  Avg/Max/Min temperature = 80.0/82.0/78.0
  Forecast: More of the same
  

Java内置的观察者模式

• 主题 ==> java.util.Observable

• 观察者 ==> java.util.Observer

• 类图

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• 使用

  • 把对象变成观察者 , 实现Observer接口, 使用addObserver()或者deleteObserver()进行 订阅/删除主题

  • 可观察者(主题)送出通知

    • 调用setChanged()方法, 标记数据已改变

      setChanged(){
          changed = true;
      }
      
      notifyObservers(Object arg){
          if(changed){          //只有当changed为true时才进行通知
              for every observer on the list{
                  call update(this,arg)
              }
              changed = false;  //通知观察者后,将changed设置为false
          }
      }
      
      notifyObservers(){
          notifyObservers(null);
      }
      

    • 调用notifyObservers() 通知所有观察者

      • notifyObservers();
      • notifyObservers(Object args);

  • 观察者接收通知

    • update(Observable o , Object arg) //拿到可观察者引用,即可拉取数据

    public void update(Observable obs, Object arg) {
            if (obs instanceof WeatherData) {
                WeatherData weatherData = (WeatherData)obs;
                this.temperature = weatherData.getTemperature();
                this.humidity = weatherData.getHumidity();
                display();
            }
        }
    

参考

​ 书籍: HeadFirst设计模式

​ 代码参考地址: 我就是那个地址