一、实现方式
- 自定义实现
通过手动定义Subject和Observer接口，实现一对多依赖关系：
java
// 观察者接口
public interface Observer {
void update(float temp, float humidity, float pressure);
}
// 主题接口
public interface Subject {
void registerObserver(Observer o);
void removeObserver(Observer o);
void notifyObservers();
}
// 具体主题类（天气数据）
public class WeatherData implements Subject {
private List observers = new ArrayList<>();
private float temperature, humidity, pressure;
@Override
public void registerObserver(Observer o) {
observers.add(o);
}
@Override
public void removeObserver(Observer o) {
observers.remove(o);
}
@Override
public void notifyObservers() {
for (Observer o : observers) {
o.update(temperature, humidity, pressure);
}
}
public void setMeasurements(float temp, float hum, float press) {
temperature = temp;
humidity = hum;
pressure = press;
notifyObservers();
}
}特点：灵活可控，但需自行处理线程安全和内存管理。
- 使用JDK内置类（
Observable与Observer）
JDK提供的Observable类和Observer接口简化实现，但需注意其设计缺陷（如需手动调用setChanged()）：
java
// 具体主题类
public class WeatherData extends Observable {
private float temperature, humidity, pressure;
public void setMeasurements(float temp, float hum, float press) {
temperature = temp;
humidity = hum;
pressure = press;
setChanged(); // 标记状态变化
notifyObservers(new MeasurementData(temp, hum, press)); // 推模型
}
}
// 具体观察者类
public class CurrentConditionsDisplay implements Observer {
@Override
public void update(Observable o, Object arg) {
if (arg instanceof MeasurementData) {
MeasurementData data = (MeasurementData) arg;
System.out.println("温度：" + data.getTemp());
}
}
}注意事项：
notifyObservers()需在setChanged()后调用，否则不触发通知。- 观察者需通过参数
arg获取数据（推模型）或从主题拉取数据（拉模型）。
- 高级实现（异步与线程安全）
通过线程池异步通知观察者，避免阻塞主题线程：
java
public class AsyncSubject extends Subject {
private ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(4);
@Override
public void notifyObservers() {
for (Observer o : observers) {
executor.submit(() -> o.update(...));
}
}
}优势：提升并发性能，避免单线程阻塞。
二、测试方法
- 单元测试（Mockito框架）
使用Mockito模拟观察者行为，验证通知逻辑：
java
@Test
public void testObserverNotification() {
// 1. 创建Mock观察者
Observer mockObserver = Mockito.mock(Observer.class);
// 2. 注册观察者到主题
WeatherData weatherData = new WeatherData();
weatherData.registerObserver(mockObserver);
// 3. 触发状态变化
weatherData.setMeasurements(25.5f, 65, 1013.1f);
// 4. 验证观察者方法是否被调用
Mockito.verify(mockObserver).update(25.5f, 65, 1013.1f);
}关键点：
- 使用
when()设置Mock对象行为（如异常抛出）。 - 使用
verify()验证方法调用次数和参数。
- 集成测试（多线程场景）
测试观察者模式在并发环境下的稳定性：
java
@Test
public void testConcurrentObservers() {
WeatherData weatherData = new WeatherData();
Observer observer1 = new CurrentConditionsDisplay();
Observer observer2 = new StatisticsDisplay();
// 多线程注册观察者
Thread t1 = new Thread(() -> weatherData.registerObserver(observer1));
Thread t2 = new Thread(() -> weatherData.registerObserver(observer2));
t1.start();
t2.start();
// 等待线程结束
t1.join();
t2.join();
// 触发通知并验证
weatherData.setMeasurements(30f, 70, 1012.5f);
// 验证两个观察者均被通知
}注意事项：
- 使用
synchronized或并发集合（如CopyOnWriteArrayList）保证线程安全。 - 测试观察者是否因循环依赖导致死锁。
- 性能测试
评估观察者数量对通知效率的影响：
java
@Test
public void testObserverPerformance() {
WeatherData weatherData = new WeatherData();
int observerCount = 1000;
for (int i = 0; i < observerCount; i++) {
weatherData.registerObserver(new SimpleObserver());
}
long startTime = System.currentTimeMillis();
weatherData.setMeasurements(25f, 60, 1013f);
long endTime = System.currentTimeMillis();
// 验证耗时是否在合理范围内
Assert.assertTrue(endTime - startTime < 1000); // 1秒内完成
}优化方向：
- 使用异步通知减少阻塞。
- 限制观察者数量或引入优先级队列。
三、常见问题与解决方案
- 内存泄漏：
- 问题：未从主题移除观察者，导致无法被GC回收。
- 解决方案：在观察者销毁时调用
removeObserver()，或使用弱引用存储观察者。
- 循环依赖：
- 问题：主题与观察者互相依赖，导致栈溢出。
- 解决方案：通过中介者模式解耦。
- 线程安全：
- 问题：多线程环境下注册/移除观察者时数据不一致。
- 解决方案：使用
synchronized或并发集合（如CopyOnWriteArrayList）。
四、总结
- 实现选择：优先自定义实现以避免JDK类的缺陷，复杂场景可结合异步通知。
- 测试重点：验证通知逻辑、线程安全及性能。
- 工具推荐：Mockito用于单元测试，线程池和并发集合用于多线程场景。