6.Android 设计模式 五个核心之三：观察者模式 在项目中的实战

鹏程十八少2025-07-04 9:51

观察者模式：一对多依赖，主题状态变更自动通知所有观察者，实现解耦。

1.概念

观察者模式（Observer Pattern） 是一种行为型设计模式，定义对象间一种 一对多的依赖关系，当一个对象（被观察者/Subject）状态改变时，所有依赖它的对象（观察者/Observer）都会自动收到通知并更新。核心角色：

  • Subject（主题） ：维护观察者列表，提供注册/注销接口，负责通知观察者
  • Observer（观察者） ：定义更新接口，接收状态变更通知
  • ConcreteSubject & ConcreteObserver：具体实现类
2.在Android源码中的应用场景
  • LiveData
    LiveData 是被观察者，Activity/Fragment 作为观察者通过 observe() 注册，数据变化时自动更新 UI。
  • View 的事件监听
    View.setOnClickListener() 本质是观察者模式（View 是 Subject，OnClickListener 是 Observer）。
  • RecyclerView.Adapter
    Adapter 是被观察者，调用 notifyDataSetChanged() 通知 RecyclerView（观察者）刷新视图。
  • BroadcastReceiver
    系统广播中心是被观察者，接收器（BroadcastReceiver）作为观察者监听广播。
3.UML图
4.语音项目的例子和没用设计模式的对比

场景：语音识别模块识别到指令后，需同时更新 UI、保存日志、控制设备。

4.1 未使用观察者模式（耦合代码）
typescript 复制代码 
public class CloudService {
    public static void syncCommand(String command) {

    }
}
java 复制代码 
public class DatabaseEngine {
    // 使用 SQLiteOpenHelper 获取数据库实例
    private final SQLiteDatabase db;
    private final DatabaseHelper dbHelper; // 自定义的 SQLiteOpenHelper

    public DatabaseEngine(Context context) {
        // 正确初始化：通过 DatabaseHelper 获取数据库实例
        this.dbHelper = new DatabaseHelper(context);
        this.db = dbHelper.getWritableDatabase();
    }

    public void logVoiceCommand(String command) {
        ContentValues values = new ContentValues();
        values.put("command", command);
        values.put("timestamp", System.currentTimeMillis());

        try {
            // 插入数据到 voice_logs 表
            db.insert("voice_logs", null, values);
        } catch (Exception e) {
            Log.e("DatabaseEngine", "保存失败: " + e.getMessage());
        }
    }

    // 关闭数据库连接（可选）
    public void close() {
        if (db != null && db.isOpen()) {
            db.close();
        }
        if (dbHelper != null) {
            dbHelper.close();
        }
    }
}
java 复制代码 
public class DatabaseHelper extends SQLiteOpenHelper {
    private static final String DATABASE_NAME = "voice_commands.db";
    private static final int DATABASE_VERSION = 1;

    // 表结构定义
    private static final String CREATE_TABLE_VOICE_LOGS =
            "CREATE TABLE voice_logs (" +
                    "id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT," +
                    "command TEXT NOT NULL," +
                    "timestamp INTEGER NOT NULL)";

    public DatabaseHelper(Context context) {
        super(context, DATABASE_NAME, null, DATABASE_VERSION);
    }

    @Override
    public void onCreate(SQLiteDatabase db) {
        // 创建表
        db.execSQL(CREATE_TABLE_VOICE_LOGS);
    }

    @Override
    public void onUpgrade(SQLiteDatabase db, int oldVersion, int newVersion) {
        // 简单处理：删除旧表，创建新表
        db.execSQL("DROP TABLE IF EXISTS voice_logs");
        onCreate(db);
    }
}
csharp 复制代码 
public class SmartDeviceController {
    // 模拟物联网设备控制
    public void turnOnLights() {
        Log.i("DeviceCtrl", "执行：打开灯光");
        // 实际硬件控制代码（如MQTT/HTTP请求）
    }

    public void turnOffLights() {
        Log.i("DeviceCtrl", "执行：关闭灯光");
    }

    // 扩展方法示例
    public void increaseTemperature() {
        Log.i("DeviceCtrl", "温度升高1℃");
    }
}
arduino 复制代码 
public class UIUpdater {
    private final TextView commandTextView; // Android视图组件

    public UIUpdater(TextView textView) {
        this.commandTextView = textView;
    }

    public void updateCommandText(String text) {
        // 确保在主线程更新UI
        commandTextView.post(() -> {
            commandTextView.setText(text);
            commandTextView.setTextColor(Color.GREEN);
        });
    }
}
csharp 复制代码 
public class VoiceRecognizer {
    // 1. UI更新类（替换TextView）
    private UIUpdater uiUpdater;
    // 2. 数据库引擎类（替换DatabaseHelper）
    private DatabaseEngine databaseEngine;
    // 3. 设备控制器（保留原类）
    private SmartDeviceController deviceController;

    public VoiceRecognizer(
            UIUpdater uiUpdater,
            DatabaseEngine databaseEngine,
            SmartDeviceController deviceController
    ) {
        this.uiUpdater = uiUpdater;
        this.databaseEngine = databaseEngine;
        this.deviceController = deviceController;
    }

    // 语音识别回调
    public void onVoiceCommandReceived(String command) {
        // 1. 更新UI
        uiUpdater.updateCommandText("识别结果: " + command);

        // 2. 保存到数据库
        databaseEngine.logVoiceCommand(command);

        // 3. 控制设备
        if ("打开灯光".equals(command)) {
            deviceController.turnOnLights();
        } else if ("关闭灯光".equals(command)) {
            deviceController.turnOffLights();
        }

        // 4. 新功能：网络同步（紧耦合）
        new Thread(() -> CloudService.syncCommand(command)).start();
    }
}
4.2 使用观察者模式
typescript 复制代码 
// 云端同步观察者
public class CloudSyncerObs implements VoiceObserverObs {
    @Override
    public void onVoiceCommandReceived(String command) {
        new Thread(() -> {
            Log.i("CloudSyncerObs", "同步命令: " + command);
            // 实际网络请求代码...
        }).start();
    }
}
typescript 复制代码 
// 数据库日志观察者
public class DatabaseLoggerObs implements VoiceObserverObs {
    private final DatabaseEngine dbEngine; // 未改名

    public DatabaseLoggerObs(Context context) {
        this.dbEngine = new DatabaseEngine(context);
    }

    @Override
    public void onVoiceCommandReceived(String command) {
        dbEngine.logVoiceCommand(command);
    }

    public void closeDatabase() {
        dbEngine.close();
    }
}
csharp 复制代码 
// 设备控制观察者
public class DeviceControllerObs implements VoiceObserverObs {
    private final SmartDeviceController device; // 未改名

    public DeviceControllerObs() {
        this.device = new SmartDeviceController();
    }

    @Override
    public void onVoiceCommandReceived(String command) {
        if ("打开灯光".equals(command)) {
            device.turnOnLights();
        } else if ("关闭灯光".equals(command)) {
            device.turnOffLights();
        }
    }
}
java 复制代码 
// UI更新观察者
public class UiUpdaterObs implements VoiceObserverObs {
    private final TextView commandTextView;

    public UiUpdaterObs(TextView textView) {
        this.commandTextView = textView;
    }

    @Override
    public void onVoiceCommandReceived(String command) {
        commandTextView.post(() -> {
            commandTextView.setText("命令: " + command);
            commandTextView.setTextColor(Color.GREEN);
        });
    }
}
arduino 复制代码 
public interface VoiceObserverObs {
    void onVoiceCommandReceived(String command);
}
typescript 复制代码 
// 2. 被观察者（主题）
public class VoiceRecognizerObs {
    private final List<VoiceObserverObs> observers = new ArrayList<>();

    public void registerObserver(VoiceObserverObs observer) {
        if (!observers.contains(observer)) {
            observers.add(observer);
        }
    }

    public void unregisterObserver(VoiceObserverObs observer) {
        observers.remove(observer);
    }

    private void notifyObservers(String command) {
        for (VoiceObserverObs observer : observers) {
            observer.onVoiceCommandReceived(command);
        }
    }

    // 语音识别回调
    public void onVoiceCommandReceived(String command) {
        Log.i("VoiceRecognizerObs", "识别命令: " + command);
        notifyObservers(command);
    }
}

具体的调用逻辑：

scss 复制代码 
public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private VoiceRecognizerObs voiceRecognizer;
    private DatabaseLoggerObs dbLogger;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_home);

        TextView resultView = findViewById(R.id.tv_page_name);

        // 创建被观察者（Obs版本）
        voiceRecognizer = new VoiceRecognizerObs();

        // 创建并注册观察者（Obs版本）
        voiceRecognizer.registerObserver(new UiUpdaterObs(resultView));
        voiceRecognizer.registerObserver(new DatabaseLoggerObs(this));
        voiceRecognizer.registerObserver(new DeviceControllerObs());
        voiceRecognizer.registerObserver(new CloudSyncerObs());

        // 模拟语音识别
        simulateVoiceRecognition();
    }

    private void simulateVoiceRecognition() {
        new Handler().postDelayed(() -> {
            // 发送命令1
            voiceRecognizer.onVoiceCommandReceived("打开灯光");

            // 2秒后发送命令2
            new Handler().postDelayed(() -> {
                voiceRecognizer.onVoiceCommandReceived("关闭灯光");
            }, 2000);
        }, 1000);
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        // 清理资源
        if (dbLogger != null) {
            dbLogger.closeDatabase();
        }
    }
}
4.3 架构图
4.4.数据流向图

分析如下的区别.使用观察者和没有使用观察者的区别!

java 复制代码 
// UI更新观察者
public class UiUpdaterObs implements VoiceObserverObs {
    private final TextView commandTextView;

    public UiUpdaterObs(TextView textView) {
        this.commandTextView = textView;
    }

    @Override
    public void onVoiceCommandReceived(String command) {
        commandTextView.post(() -> {
            commandTextView.setText("命令: " + command);
            commandTextView.setTextColor(Color.GREEN);
        });
    }
}
arduino 复制代码 
public class UIUpdater {
    private final TextView commandTextView; // Android视图组件

    public UIUpdater(TextView textView) {
        this.commandTextView = textView;
    }

    public void updateCommandText(String text) {
        // 确保在主线程更新UI
        commandTextView.post(() -> {
            commandTextView.setText(text);
            commandTextView.setTextColor(Color.GREEN);
        });
    }
}

调用的区别

java 复制代码 
**观察者模式中的使用**：
// 注册观察者
voiceRecognizerObs.registerObserver(new UiUpdaterObs(textView));

// 语音识别回调自动触发UI更新
voiceRecognizerObs.onVoiceCommandReceived("打开灯光");


**非观察者模式中的使用**：
// 初始化工具类
UIUpdater uiUpdater = new UIUpdater(textView);

// 需要显式调用
voiceRecognizer.onVoiceCommandReceived("打开灯光", () -> {
    uiUpdater.updateCommandText("命令: 打开灯光");
});

最终结论：

  • 选择 UiUpdaterObs (被动调用，收到外面的事件),当您需要构建事件驱动的响应式架构，特别是在复杂系统中处理状态变化通知
  • 选择 UIUpdater(主动调用，外面手动调用这个方法) 当您需要简单通用的UI更新工具，不涉及复杂的事件传递机制
  • 在大型项目中，推荐使用观察者模式变体以获得更好的可维护性和扩展性
5.优点
  1. 解耦：被观察者与观察者松耦合，互不依赖具体实现
  2. 动态扩展：可运行时添加/删除观察者（如注册/注销广播）
  3. 符合开闭原则：新增观察者无需修改被观察者代码
  4. 事件驱动：适用于异步场景（如网络回调、传感器数据）
  5. 数据一致性：确保所有依赖对象状态同步更新
6.和相似的设计模式的区别
模式 观察者模式 发布-订阅模式 中介者模式
耦合度 观察者与被观察者直接交互 通过消息中心解耦 对象通过中介者间接交互
通信方向 单向（Subject → Observer） 双向（Pub/Sub 可互发消息） 多向（中介协调所有对象）
实时性 实时同步通知 可异步（消息队列） 实时
Android 案例 LiveData、OnClickListener EventBus、RxJava Fragment 间通过 Activity 通信

关键区别：

  • 观察者 vs 发布-订阅 ：

    观察者模式是 直接调用 （如 listener.onClick()），发布-订阅通过 中间代理 （如 EventBus 的 post(event)）。

  • 观察者 vs 中介者 ：

    观察者处理 一对多通知 ，中介者解决 多对象复杂交互（如多个 Fragment 状态同步）。

总结：

观察者模式：一对多依赖，主题状态变更自动通知所有观察者，实现解耦。

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