13、设计模式之观察者模式

观察者模式

观察者模式是一种行为型设计模式，它定义了一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，其所有依赖者都会收到通知并自动更新。

当对象间存在一对多关系时，则使用观察者模式（Observer Pattern）。比如，当一个对象被修改时，则会自动通知依赖它的对象。观察者模式属于行为型模式。

介绍

意图： 定义对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。

主要解决： 一个对象状态改变给其他对象通知的问题，而且要考虑到易用和低耦合，保证高度的协作。

何时使用： 一个对象（目标对象）的状态发生改变，所有的依赖对象（观察者对象）都将得到通知，进行广播通知。

如何解决： 使用面向对象技术，可以将这种依赖关系弱化。

关键代码： 在抽象类里有一个 ArrayList 存放观察者们。

应用实例： 拍卖的时候，拍卖师观察最高标价，然后通知给其他竞价者竞价。

优点：

1、观察者和被观察者是抽象耦合的。
2、建立一套触发机制。

缺点：

1、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。
2、如果在观察者和观察目标之间有循环依赖的话，观察目标会触发它们之间进行循环调用，可能导致系统崩溃。
3、观察者模式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，而仅仅只是知道观察目标发生了变化。

使用场景：

一个抽象模型有两个方面，其中一个方面依赖于另一个方面。将这些方面封装在独立的对象中使它们可以各自独立地改变和复用。
一个对象的改变将导致其他一个或多个对象也发生改变，而不知道具体有多少对象将发生改变，可以降低对象之间的耦合度。
一个对象必须通知其他对象，而并不知道这些对象是谁。
需要在系统中创建一个触发链，A对象的行为将影响B对象，B对象的行为将影响C对象......，可以使用观察者模式创建一种链式触发机制。

注意事项：

1、JAVA 中已经有了对观察者模式的支持类。
2、避免循环引用。
3、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。

观察者模式包含以下几个核心角色：

主题（Subject）： 也称为被观察者或可观察者，它是具有状态的对象，并维护着一个观察者列表。主题提供了添加、删除和通知观察者的方法。
观察者（Observer）： 观察者是接收主题通知的对象。观察者需要实现一个更新方法，当收到主题的通知时，调用该方法进行更新操作。
具体主题（Concrete Subject）： 具体主题是主题的具体实现类。它维护着观察者列表，并在状态发生改变时通知观察者。
具体观察者（Concrete Observer）： 具体观察者是观察者的具体实现类。它实现了更新方法，定义了在收到主题通知时需要执行的具体操作。

观察者模式通过将主题和观察者解耦，实现了对象之间的松耦合。当主题的状态发生改变时，所有依赖于它的观察者都会收到通知并进行相应的更新。

代码实现

以上课提问问题为例

首先定义抽象观察者，学生接口

java 复制代码

/**
 * 抽象观察者
 */
public interface Student {

    String getName();

    void answer(Question question);
}

然后定义具体观察者，张三、李四、王五

java 复制代码

public class StuLiSi implements Student {
    @Override
    public String getName() {
        return "李四";
    }

    @Override
    public void answer(Question question) {
        System.out.println(getName()+"回答了问题：" + question.getContent());
    }
}

public class StuWangWu implements Student {
    @Override
    public String getName() {
        return "王五";
    }

    @Override
    public void answer(Question question) {
        System.out.println(getName()+"回答了问题：" + question.getContent());
    }
}

public class StuZhangSan implements Student {

    @Override
    public String getName() {
        return "张三";
    }

    @Override
    public void answer(Question question) {
        System.out.println(getName()+"回答了问题：" + question.getContent());
    }
}

然后定义一个问题类

java 复制代码

public class Question {

    private String content;

    public Question( String content) {
        this.content = content;
    }

    public String getContent() {
        return content;
    }

    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }
}

然后定义抽象主题、课堂类

java 复制代码

public interface Course {

    void addStu(Student student);
    
    void removeStu(Student student);

    void askAll(Question question);

    void ask(String stuName, Question question);
}

定义具体主题类、数学课

java 复制代码

public class MathClass implements Course{
    private final List<Student> students;

    public MathClass() {
        students = new ArrayList<>();
    }


    @Override
    public void addStu(Student student) {
        this.students.add(student);
    }

    @Override
    public void removeStu(Student student) {
        this.students.remove(student);
    }

    @Override
    public void askAll(Question question) {
        for (Student student : this.students) {
            student.answer(question);
        }
    }

    @Override
    public void ask(String stuName, Question question) {
        for (Student student : this.students) {
            if (student.getName().equals(stuName)){
                student.answer(question);
            }
        }
    }
}

客户端

java 复制代码

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
    //创建主题
        Course mathClass = new MathClass();
        //创建观察者
        Student student1 = new StuZhangSan();
        Student student2 = new StuLiSi();
        Student student3 = new StuWangWu();
        //添加观察者
        mathClass.addStu(student1);
        mathClass.addStu(student2);
        mathClass.addStu(student3);
        
        Question question1 = new Question( "这道题有谁做出来了？");
        //通知所有观察者
        mathClass.askAll(question1);
        
        Question question2 = new Question( "你来回答一下这道题的解法？");
        
        //通知某一个观察者
        mathClass.ask("张三", question2);

    }
}