初識設計模式 – 觀察者模式
簡介
觀察者設計模式（Observer Design Pattern）的別名有很多，如發佈 – 訂閱（Publish/Subscribe）模式、模型 – 視圖（Model/View）模式、源 – 監聽（Source/Listener）模式或從屬者（Dependents）模式。
無論是何種名稱，其意圖都是在對象之間定義一個一對多的依賴，當一個對象狀態改變的時候，所有依賴的對象都會自動收到通知。
其主要解決了一個對象狀態改變之後給其他對象通知的問題，而且考慮到易用性和低耦合，保證高度的協作性。
典型實現
在發佈 – 訂閱模式當中，觀察者就是訂閱者，一般是需要定義一個抽象的觀察者接口，其代碼示例如下：
public interface Observer {
void update();
}
具體的觀察者類也很簡單，只需要簡單實現接口即可，其代碼示例如下：
public class ConcreteObserver implements Observer {
// 實現響應方法
public void update() {
// 具體響應代碼
}
}
定義完訂閱者，其次就是發佈者，通常是將之定義為一個抽象的目標類，其代碼示例如下：
public abstract class Subject {
// 定義一個觀察者集合存儲所有觀察者對象
protected List<Observer> observers = new ArrayList<>();
// 註冊方法，用於向觀察者集合增加一個觀察者
public void attach(Observer observer) {
observers.add(observer);
}
// 註銷方法，用於向觀察者集合刪除一個觀察者
public void detach(Observer observer) {
observers.remove(observer);
}
// 聲明抽象的通知方法，需要由子類具體實現
abstract void notifyObservers();
}
根據不同的場景定義不一樣的具體目標類，如下是一種代碼示例：
public class ConcreteSubject extends Subject {
// 實現具體的通知方法
@Override
public void notifyObservers() {
// 遍歷觀察者集合，調用每一個觀察者的響應方法
for (Observer ob : observers) {
ob.update();
}
}
}
總結
優點
觀察者模式的主要優點如下：
- 觀察者模式可以實現表示層和數據邏輯層的分離
- 觀察者模式在觀察目標和觀察者之間建立了一個抽象的耦合
- 觀察者模式支持廣播通信，簡化了一對多系統設計的難度
- 增加新的具體觀察者無需修改原有代碼，符合開閉原則
缺點
觀察者模式的主要缺點如下：
- 如果目標對象的觀察者有很多，將所有的觀察者都通知到會非常耗時
- 如果目標對象和觀察者存在循環依賴，觀察目標會觸發它們之間進行循環調用，最終導致系統崩潰
適用場景
觀察者模式的適用場景如下：
- 將具有依賴關係的兩種抽象模型獨立出來，使它們可以獨立地改變和復用
- 一個對象的改變將導致一個或多個其他對象也發生改變，但並不知道具體有多少對象將發生改變，也不知道這些對象是誰
- 可以使用觀察者模式創建一種鏈式觸發機制
源碼
在 JDK 的 java.util 包中，提供了 Observer 接口和 Observable 類，它們構成了 JDK 對觀察者模式的支持。
如下是 Observer 接口的源碼：
@Deprecated(since = "9")
public interface Observer {
void update(Observable o, Object arg);
}
如下是 Observable 類的部分源碼：
@Deprecated(since = "9")
public class Observable {
private boolean changed = false;
private Vector<Observer> obs;
public Observable() {
obs = new Vector<>();
}
// 註冊觀察者，線程安全
public synchronized void addObserver(Observer o) {
if (o == null)
throw new NullPointerException();
// 註冊時去重
if (!obs.contains(o)) {
obs.addElement(o);
}
}
// 註銷觀察者，線程安全
public synchronized void deleteObserver(Observer o) {
obs.removeElement(o);
}
// 通知觀察者，無參數模式
public void notifyObservers() {
notifyObservers(null);
}
// 通知觀察者，帶參數模式
public void notifyObservers(Object arg) {
// 保存觀察者的狀態，備忘錄模式的簡單應用
Object[] arrLocal;
// 獲取觀察者時候鎖住
synchronized (this) {
if (!changed)
return;
arrLocal = obs.toArray();
clearChanged();
}
// 逐一調用觀察者的處理方法
for (int i = arrLocal.length - 1; i >= 0; i--)
((Observer) arrLocal[i]).update(this, arg);
}
public synchronized void deleteObservers() {
obs.removeAllElements();
}
protected synchronized void setChanged() {
changed = true;
}
protected synchronized void clearChanged() {
changed = false;
}
public synchronized boolean hasChanged() {
return changed;
}
public synchronized int countObservers() {
return obs.size();
}
}
需要注意的是，在 JDK 9 之後已經不推薦使用 Observer 接口和 Observable 類。
