设计模式第六章(观察者模式)

星空寻流年2025-10-03 18:57

设计模式第六章(观察者模式)

​ 观察者模式是一种行为设计模式，它定义了对象之间的一对对多依赖关系：当一个对象（被观察者）的状态发生变化时，所有依赖它的对象（观察者）会自动收到通知并更新。

这种模式的核心思想是解耦被观察者和观察者，让它们可以独立变化，同时保持联动。

前言

关键角色

  1. 被观察者（Observable/Subject）
    • 维护一个观察者列表，提供添加、移除观察者的方法
    • 当自身状态变化时，主动通知所有注册的观察者
  2. 观察者（Observer）
    • 定义一个更新接口，当收到被观察者的通知时，执行相应的处理逻辑
    • 可以有多个不同的观察者实现，各自处理方式不同

工作流程

  1. 观察者通过被观察者提供的方法（如 addObserver()）注册自己
  2. 被观察者状态发生改变时，调用自身的通知方法（如 notifyObservers()）
  3. 被观察者遍历所有注册的观察者，调用它们的更新方法（如 update()）
  4. 观察者收到通知后，根据被观察者的状态变化执行具体操作

典型场景

  • 消息订阅：公众号（被观察者）更新文章后，所有订阅者（观察者）收到推送
  • 数据监控：传感器（被观察者）检测到温度变化，仪表盘、报警器（观察者）分别响应
  • GUI 事件处理：按钮（被观察者）被点击时，关联的回调函数（观察者）执行

优点

  • 降低耦合：被观察者无需知道观察者的具体实现，只需调用统一的更新接口
  • 扩展性好：新增观察者时，无需修改被观察者代码，符合 "开闭原则"
  • 联动灵活：可以动态添加 / 移除观察者，实时调整响应关系

例如，在天气系统中：

  • 气象站（被观察者）收集到温度变化
  • 手机 APP、显示屏、报警器（多个观察者）会同时收到通知并更新显示或触发警报
  • 若后续需要添加新的观察者（如恒温控制器），只需让它实现观察者接口并注册即可，无需修改气象站代码。

实战第一版本

故事背景：一个天气站如果更新了天气，需要将天气通知订阅了天气更新的某些人和事。我们来用一个初级版本直接堆功能来实现。

用户信息

java 复制代码 
public class User {

    private final String name;

    private final Consumer<String> consumer;

    public User(String name, Consumer<String> consumer) {
        this.name = name;
        this.consumer = consumer;
    }


    public void notify(String inf) {
        consumer.accept(inf);
    }
}

天气站

java 复制代码 
public class WeatherStation {


    private final List<User> users = new ArrayList<User>();

    public void addUser(User user) {
        users.add(user);
    }


    public String getInfo() {
        if (new Random().nextBoolean()) {
            return "晴天";
        }
        return "雨天";
    }


    public void start() {
        while (true) {
            String info = getInfo();
            for (User user : users) {
                user.notify(info);
            }
            try {
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }
}

测试用例

java 复制代码 
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        //TIP Press <shortcut actionId="ShowIntentionActions"/> with your caret at the highlighted text
        // to see how IntelliJ IDEA suggests fixing it.
        System.out.println("Hello and welcome!");

        User tom = new User("tom", inf -> {
            if (inf.equals("晴天")) {
                System.out.println("晴天了，tom快出来玩啊~~~");
            } else {
                System.out.println("下雨天，tom 你需要在家待着了~~~");
            }
        });

        User jerry = new User("jerry", inf -> {
            if (inf.equals("晴天")) {
                System.out.println("晴天了，jerry快出来游泳了~~");
            }
        });

        //订阅天气信息
        WeatherStation station = new WeatherStation();
        station.addUser(tom);
        station.addUser(jerry);

        station.start();


        // 问题点，我本来只是一个天气站，怎么通知的事情还需要我来做呢，
        // 通知的事情是不是需要电视台来做呢？如果按照单一职责，那么通知的事情就不应该是我来做，如果找我订阅的是一个组织，我是不是又需要在里面加上一个组织的消费呢
        // 接下来，我们就需要一个tvstation来进行通知


    }
}

问题点

  • 问题点，我本来只是一个天气站，怎么通知的事情还需要我来做呢

  • 通知的事情是不是需要电视台来做呢？如果按照单一职责，那么通知的事情就不应该是我来做，如果找我订阅的是一个组织，我是不是又需要在里面加上一个组织的消费呢

  • 接下来，我们就需要一个tvstation来进行通知

实战第二版本

​ 我们增加了一个电视台的角色，所有的订阅都去电视台，天气信息的更新我只负责通知到电视台，由电视台再通知被订阅的人

用户信息

java 复制代码 
public class User {

    private final String name;

    private final Consumer<String> consumer;

    public User(String name, Consumer<String> consumer) {
        this.name = name;
        this.consumer = consumer;
    }


    public void notify(String inf) {
        consumer.accept(inf);
    }
}

电视台

  • 提供一个订阅的入口
  • 提供一个发布的入口
java 复制代码 
public class TvStation {

    private final List<User> userList = new ArrayList<>();

    // 订阅的入口
    public void addUser(User user) {
        userList.add(user);
    }


    public void publish(String inf) {
        for (User user : userList) {
            user.notify(inf);
        }
    }

}

天气站

java 复制代码 
public class WeatherStation {

    //电视台
    private final TvStation tvStation;

    public WeatherStation(TvStation tvStation) {
        this.tvStation = tvStation;
    }


    public String getInfo() {
        if (new Random().nextBoolean()) {
            return "晴天";
        }
        return "雨天";
    }


    public void start() {
        while (true) {
            String info = getInfo();
            //我只需要把我得消息给到电视台，由电视台进行这个通知的动作
            tvStation.publish(info);
            try {
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }
}

测试用例

java 复制代码 
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        //TIP Press <shortcut actionId="ShowIntentionActions"/> with your caret at the highlighted text
        // to see how IntelliJ IDEA suggests fixing it.
        System.out.println("Hello and welcome!");

        User tom = new User("tom", inf -> {
            if (inf.equals("晴天")) {
                System.out.println("晴天了，tom快出来玩啊~~~");
            } else {
                System.out.println("下雨天，tom 你需要在家待着了~~~");
            }
        });

        User jerry = new User("jerry", inf -> {
            if (inf.equals("晴天")) {
                System.out.println("晴天了，jerry快出来游泳了~~");
            }
        });

        TvStation tvStation = new TvStation();
        //两个用户订阅了电视台的消息
        tvStation.addUser(tom);
        tvStation.addUser(jerry);

        // 获取天气信息
        WeatherStation weatherStation = new WeatherStation(tvStation);
        weatherStation.start();

        // 天气只负责获取信息，通知由电视台进行
        // 优化点，如果用户需要订阅 增加了一个新闻类的信息该怎么办呢
        // 下一节，我们将抽象发布布订阅模式

    }
}

问题点

  • 如果用户需要订阅 一个新闻类的信息该怎么办呢，我们是不是需要在里面再继续加一个新闻的类的，下一章节使用订阅发布模式来解耦

实战第三版本

  • 事件，所有的需要通知的事件都需要实现该接口。
  • 事件监听，所有希望得到通知的都需要实现该接口

事件总线接口

java 复制代码 
public interface Event {


    /**
     *  时间戳
     * @return
     */
    long timestamp();

    /**
     *  数据个格式
     * @return
     */
    Object source();
}

事件总线抽象基类

java 复制代码 
public abstract class BaseEvent implements Event {

    @Override
    public long timestamp() {
        return System.currentTimeMillis();
    }
}

天气更新的事件

如果天气更新了，那么我事先事件这个接口，信息都包装为一个 event 事件信息

复制代码 
public class WeatherUpdEvent extends BaseEvent{

    //天气信息
    private final String info;

    public WeatherUpdEvent(String info) {
        this.info = info;
    }

    @Override
    public Object source() {
        return info;
    }
}

事件监听

java 复制代码 
public interface ListenerEvent {


    /**
     *  监听事件
     * @param event
     */
    void onEvent(Event event);
}

订阅感兴趣的事件

实际为最终消费端。拿到事件，然后做什么

java 复制代码 
public class User implements ListenerEvent {

  private final String name;

  private final Consumer<String> consumer;

  public User(String name, Consumer<String> consumer) {
    this.name = name;
    this.consumer = consumer;
  }


  private void notify(String inf) {
    consumer.accept(inf);
  }

  @Override
  public void onEvent(Event event) {
    if (event instanceof WeatherUpdEvent) {
      notify(event.source().toString());
    }
  }


}

事件总线

我们监听订阅了event时间下所有的订阅者。

java 复制代码 
public class TvStation {


    private final Map<Class<? extends Event>,List<ListenerEvent>> listenerEventMap = new HashMap<>();


    // 订阅的入口
    public void subscribe(ListenerEvent event,Class<? extends Event> eventType) {
        listenerEventMap.computeIfAbsent(eventType,k -> new ArrayList<>()).add(event);
    }


    public void publish(Event event) {
        Class<? extends Event> evnetClass = event.getClass();
        List<ListenerEvent> listenerEvents = listenerEventMap.get(evnetClass);
        if (listenerEvents != null) {
            for (ListenerEvent listener : listenerEvents) {
                listener.onEvent(event);
            }
        }
    }

}

天气站

我们需要将我们的天气信息包装为一个event 的事件，这个时候就是天气更新的事件，我们进行包装一次。

java 复制代码 
public class WeatherStation {

    //电视台  我们成为消息总线
    private final TvStation tvStation;

    public WeatherStation(TvStation tvStation) {
        this.tvStation = tvStation;
    }


    public String getInfo() {
        if (new Random().nextBoolean()) {
            return "晴天";
        }
        return "雨天";
    }


    public void start() {
        while (true) {
            String info = getInfo();
            WeatherUpdEvent weatherUpdEvent = new WeatherUpdEvent(info);
            tvStation.publish(weatherUpdEvent);
            try {
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }
}

测试用例

java 复制代码 
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        User tom = new User("tom", inf -> {
            if (inf.equals("晴天")) {
                System.out.println("晴天了，tom快出来玩啊~~~");
            } else {
                System.out.println("下雨天，tom 你需要在家待着了~~~");
            }
        });

        User jerry = new User("jerry", inf -> {
            if (inf.equals("晴天")) {
                System.out.println("晴天了，jerry快出来游泳了~~");
            }
        });


        TvStation tvStation = new TvStation();
        tvStation.subscribe(tom, WeatherUpdEvent.class);
        tvStation.subscribe(jerry, WeatherUpdEvent.class);

        WeatherStation station = new WeatherStation(tvStation);
        station.start();


    }
}

spring使用观察者模式

复制代码 
@Autowired
private ApplicationContext context;


// 事件发布器
@Autowired
private ApplicationEventPublisher publisher;

// 事件广播
@Autowired
private ApplicationEventMulticaster multicaster;

ApplicationContext

我们看到 ApplicationContext 继承ApplicationEventPublisher，那么这两个是不是就是一个对象呢。

实战部分

我们定义了一个controller，当用户注册的时候，我们需要像用户发送邮件，送新手礼物。

java 复制代码 
   @GetMapping("regiest")
    public String regiest(@RequestParam("userName") String userName) {
         publisher.publishEvent(new RegisterEvent(userName));

        //context.publishEvent(new RegisterEvent(userName));

        //multicaster.multicastEvent(new RegisterEvent(userName));
        return "success";
    }
定义用户注册的事件
java 复制代码 
public class RegisterEvent extends ApplicationEvent {



    public RegisterEvent(Object user) {
        super(user);
    }

    public String getUserName() {
        return getSource().toString();
    }
}
监听用户注册成功事件

  • 发放礼包

    java 复制代码 
    @Service
public class GiftService {


    @EventListener
    public void registerEvent(RegisterEvent event) {
        String userName = event.getUserName();
        System.out.println("发放新手礼品给: " + userName);
    }
}

  • 邮件通知

    java 复制代码 
    @Service
public class EmailService {


    @EventListener
    public void registerEvent(RegisterEvent event) {
        String userName = event.getUserName();
        System.out.println("给用户: " + userName + "发送邮件");
    }
}
启动类测试

源码分析部分

  • org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext#publishEvent(java.lang.Object, org.springframework.core.ResolvableType)
    • org.springframework.context.event.SimpleApplicationEventMulticaster#multicastEvent(org.springframework.context.ApplicationEvent, org.springframework.core.ResolvableType)
      • org.springframework.context.event.SimpleApplicationEventMulticaster#multicastEvent(org.springframework.context.ApplicationEvent, org.springframework.core.ResolvableType)
        • org.springframework.context.event.ApplicationEventMulticaster#multicastEvent(org.springframework.context.ApplicationEvent, org.springframework.core.ResolvableType)
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