Java设计模式—观察者模式详解

引言

模式角色

UML图

示例代码

引言

观察者模式（Observer Pattern）是一种行为设计模式，它定义了对象之间的一对多依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。这种模式非常适合实现分布式事件处理系统，如用户界面中的事件驱动机制。

模式角色

Subject（被观察者/主题）：也称为可观察者，它包含了一个或多个观察者的引用，并提供注册、移除和通知观察者的方法。
Observer（观察者）：定义了一个更新接口，用于接收来自被观察者的更新信息。
ConcreteSubject（具体的被观察者）：实现了Subject接口，维护着状态，并在状态改变时通知所有已注册的观察者。
ConcreteObserver（具体的观察者）：实现了Observer接口，当收到更新通知时执行具体的操作。

UML图

+-------------------+          +------------------+
|    Subject        |<-------->|   Observer       |
+-------------------+          +------------------+
| -observers: List  |          | + update()        |
+-------------------+          +------------------+
| + attach(observer)|
| + detach(observer)|
| + notifyObservers()|
+-------------------+
         ^
         |
         |
+-------------------+
|ConcreteSubject    |
+-------------------+
| + state           |
| + setState(state) |
+-------------------+

示例代码

以下是一个简单的Java实现示例：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

// Observer 接口
interface Observer {
    void update(String message);
}

// ConcreteObserver 类
class ConcreteObserver implements Observer {
    private String name;

    public ConcreteObserver(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void update(String message) {
        System.out.println(name + " received: " + message);
    }
}

// Subject 接口
interface Subject {
    void attach(Observer observer);
    void detach(Observer observer);
    void notifyObservers(String message);
}

// ConcreteSubject 类
class ConcreteSubject implements Subject {
    private List<Observer> observers = new ArrayList<>();
    private String state;

    @Override
    public void attach(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }

    @Override
    public void detach(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }

    @Override
    public void notifyObservers(String message) {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(message);
        }
    }

    public void changeState(String newState) {
        this.state = newState;
        notifyObservers(newState);
    }
}

// 客户端代码
public class ObserverPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();

        Observer observer1 = new ConcreteObserver("Observer 1");
        Observer observer2 = new ConcreteObserver("Observer 2");

        subject.attach(observer1);
        subject.attach(observer2);

        subject.changeState("New State");

        subject.detach(observer1);

        subject.changeState("Updated State");
    }
}

应用场景

GUI事件处理：比如按钮点击事件，窗口关闭事件等。
股票市场：股票价格变动可以通知订阅该股票的所有投资者。
系统监控：服务器性能指标变化时通知管理员。
RSS订阅：博客更新时通知所有订阅者。

优点

松耦合：被观察者与观察者之间是抽象耦合，两者无需知道对方的具体实现。
易于扩展：添加新的观察者不需要修改现有代码，符合开闭原则。

缺点

如果观察者数量过多，可能会导致性能问题。
更新顺序不可控：观察者接收到的通知顺序可能无法保证。

结论

观察者模式是一种非常实用的设计模式，特别适用于需要动态地将对象关联起来的情况。通过使用这种模式，我们可以使应用程序更加灵活且易于维护。