Java设计模式之观察者模式

2023-11-06

【摘录】观察者模式是对象的行为模式,又叫发布-订阅(Publish/Subscribe)模式、模型-视图(Model/View)模式、源-监听器(Source/Listener)模式或从属者(Dependents)模式。
观察者模式定义了一种一对多的依赖关系,让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。这个主题对象在状态上发生变化时,会通知所有观察者对象,使它们能够自动更新自己。

抽象主题(Subject)角色:抽象主题角色把所有对观察者对象的引用保存在一个聚集(比如ArrayList对象)里,每个主题都可以有任何数量的观察者。抽象主题提供一个接口,可以增加和删除观察者对象,抽象主题角色又叫做抽象被观察者(Observable)角色。

具体主题(ConcreteSubject)角色:将有关状态存入具体观察者对象;在具体主题的内部状态改变时,给所有登记过的观察者发出通知。具体主题角色又叫做具体被观察者(Concrete Observable)角色。

抽象观察者(Observer)角色:为所有的具体观察者定义一个接口,在得到主题的通知时更新自己,这个接口叫做更新接口。

具体观察者(ConcreteObserver)角色:存储与主题的状态自恰的状态。具体观察者角色实现抽象观察者角色所要求的更新接口,以便使本身的状态与主题的状态 像协调。如果需要,具体观察者角色可以保持一个指向具体主题对象的引用。

在观察者模式中,又分为推模型和拉模型两种方式。

推模型

主题对象向观察者推送主题的详细信息,不管观察者是否需要,推送的信息通常是主题对象的全部或部分数据。

拉模型

主题对象在通知观察者的时候,只传递少量信息。如果观察者需要更具体的信息,由观察者主动到主题对象中获取,相当于是观察者从主题对象中拉数据。一般这种模型的实现中,会把主题对象自身通过update()方法传递给观察者,这样在观察者需要获取数据的时候,就可以通过这个引用来获取了。

先不看设计模式的例子,看下我们演变的过程:
我们以代码作为解释:

小孩在在睡觉,醒了之后,爸爸要给喂奶,我们做两个线程,爸爸的线程去定期的判断孩子有没有醒来,如果醒来了,就要喂奶。
package com.fit.model.observer.sample;

import java.util.Random;

class Child implements Runnable {

public static Random r = new Random();

private boolean wake = false;

public Child() {
new Thread(this).start();
}

@Override
public void run() {
while (!wake) {
System.out.println("Child:I am sleeping...");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if (r.nextInt(10) > 5) {
wakeUp();
}
}
}

public void wakeUp() {
wake = true;
}

public boolean isWake() {
return wake;
}
}

class Dad implements Runnable {
private Child c;

public Dad(Child c) {
new Thread(this).start();
this.c = c;
}

@Override
public void run() {
while (!c.isWake()) {
System.out.println("Dad:child is sleeping...");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
feed(c);


}

private void feed(Child c2) {
System.out.println("feed child!");
}
}

public class Simulation {

public static void main(String[] args) {
new Dad(new Child());
}
}


这样可以实现功能,但造成资源的浪费。爸爸定期的去看孩子有没有醒来,Dad时间都用在看小孩身上了,Dad下午打牌的计划泡汤了。我们可以很容易的把Dad解放出来:

package com.fit.model.observer.sample;

import java.util.Random;

class Child1 implements Runnable {

public static Random r = new Random();
private Dad1 d;
private boolean wake = false;

public Child1(Dad1 d) {
this.d = d;
}

@Override
public void run() {

while (!wake) {
System.out.println("Child:I am sleeping...");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

if (r.nextInt(10) > 5) {
wakeUp();
}

}
}

public void wakeUp() {
wake = true;
d.feed(this);
}

public boolean isWake() {
return wake;
}
}

class Dad1 {
public void feed(Child1 c) {
System.out.println("feed child!");
}

}

public class FirstQuestion {

public static void main(String[] args) {
new Thread(new Child1(new Dad1())).start();
}
}


这样基本已经实现功能,稍微完善下,假如想知道小孩什么时候起来等一些信息,如果我们写在小孩类中就不太合适,所以我们抽象出类中WakenUpEvent,但是这个时候如果我想要其他人也来关注这个孩子的动向呢,比如孩子的爷爷等爸爸给孩子喂奶之后,就过去抱下,这样,我们就需要在孩子身上加上一个爷爷的引用,所以我们加入一个集合,例子如下:

package com.fit.model.observer.sample;

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

class WakenUpEvent {

private Date date;
private String eventType;
private Object source;

public WakenUpEvent(Date date, String eventType, Object source) {
this.date = date;
this.eventType = eventType;
this.source = source;
}
}

class Child2 implements Runnable {
private List<WakenUpListener> list = new ArrayList<WakenUpListener>();

public void addWakenUpListener(WakenUpListener l) {
list.add(l);
}

@Override
public void run() {
System.out.println("child is sleeping...");
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
wakeUp();
}

public void wakeUp() {
for (WakenUpListener l : list) {
l.actionWakenUp(new WakenUpEvent(new Date(), "", this));
}
}
}

interface WakenUpListener {
void actionWakenUp(WakenUpEvent e);
}

class Dad2 implements WakenUpListener {
@Override
public void actionWakenUp(WakenUpEvent e) {
System.out.println("dad feed child!");
}
}

class GrandFather implements WakenUpListener {
@Override
public void actionWakenUp(WakenUpEvent e) {
System.out.println("grandfather holl child!");
}
}

public class SecondQuestion {
public static void main(String[] args) {
Child2 c = new Child2();
c.addWakenUpListener(new Dad2());
c.addWakenUpListener(new GrandFather());
new Thread(c).start();
}
}



下面我们就来学习推模型:

先看一个例子:

抽象的监听者
package com.fit.model.observer.push;

public interface Observer {

void update(String message);
}

抽象主题:
package com.fit.model.observer.push;

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

public class Subject {

private List<Observer> list = new ArrayList<Observer>();

public void addObserver(Observer observer) {
System.out.println("加入一个监听者");
list.add(observer);
}

public void delObserver(Observer observer) {
System.out.println("删除一个监听者");
list.remove(observer);
}

protected void notifyAllObserver(String message) {
for (Observer e : list) {
e.update(message);
}
}

protected void notifySpecialObserver(Observer o, String message) {
o.update(message);
}

public void change(String message) {

}

public void change(Observer o, String message) {

}

}

监听者的实现类
package com.fit.model.observer.push;

public class InstanceObserver implements Observer {

@Override
public void update(String message) {

System.out.println("收到消息: "+message);
}

}

主题的实现类
package com.fit.model.observer.push;

public class InstanceSubject extends Subject {

private String name;

public InstanceSubject(String name) {
super();
this.name = name;
}

public void change(String message) {
System.out.println(name + "通知了大家");
this.notifyAllObserver(message);
}

public void change(Observer o, String message) {
System.out.println(name + "通知了指定的人");
this.notifySpecialObserver(o, message);
}
}

测试类
package com.fit.model.observer.push;


public class Test {

/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {

Observer o1 = new InstanceObserver();

Observer o2 = new InstanceObserver();

Subject obj = new InstanceSubject("obj_1");

obj.addObserver(o1);
obj.addObserver(o2);

obj.change("-----");

obj.change(o1, "============");

obj.delObserver(o1);

}

}

运行代码如下:
加入一个监听者
加入一个监听者
obj_1通知了大家
收到消息: -----
收到消息: -----
obj_1通知了指定的人
收到消息: ============
删除一个监听者


拉模型:

还是看一个例子:
抽象的监听者
package com.fit.model.observer.pull;

public interface Observer {

void update(Subject sub);
}

抽象的主题类
package com.fit.model.observer.pull;

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

public class Subject {

private List<Observer> list = new ArrayList<Observer>();

public void addObserver(Observer observer) {
System.out.println("加入一个监听者");
list.add(observer);
}

public void delObserver(Observer observer) {
System.out.println("删除一个监听者");
list.remove(observer);
}

protected void notifyAllObserver() {
for (Observer e : list) {
e.update(this);
}
}

protected void notifySpecialObserver(Observer o) {
o.update(this);
}

public void change() {

}

public void change(Observer o) {

}

}

具体的监听者
package com.fit.model.observer.pull;

public class InstanceObserver implements Observer {

@Override
public void update(Subject sub) {

System.out.println("获得主题的名字: "+((InstanceSubject)sub).getName());
}

}

具体的主题类
package com.fit.model.observer.pull;

public class InstanceSubject extends Subject {

private String name;

public InstanceSubject(String name) {
super();
this.name = name;
}

public void change() {
System.out.println(name + "通知了大家");
this.notifyAllObserver();
}

public void change(Observer o) {
System.out.println(name + "通知了指定的人");
this.notifySpecialObserver(o);
}

public String getName() {
return name;
}

public void setName(String name) {
this.name = name;
}

}

package com.fit.model.observer.pull;

测试类
public class Test {

/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {

Observer o1 = new InstanceObserver();

Observer o2 = new InstanceObserver();

Subject obj = new InstanceSubject("obj_1");

obj.addObserver(o1);
obj.addObserver(o2);

obj.change();

obj.change(o1);

obj.delObserver(o1);

}

}

运行结果如下:
加入一个监听者
加入一个监听者
obj_1通知了大家
获得主题的名字: obj_1
获得主题的名字: obj_1
obj_1通知了指定的人
获得主题的名字: obj_1
删除一个监听者


现在我们来比较下,拉模型和推模型的区别,主要在方法notifyAllObserver()我们推模型是把整体消息,也监听者需要监听的内容通过调用监听者的update()方法把消息直接通过参数传递过去,但是拉模型不是的,他会传递自己的引用过去,这样监听者想要听什么消息,你自己去获取就可以了,不再主动推送消息。当有消息时,所有的观察者都会直接得到全部的消息,并进行相应的处理程序,与主体对象没什么关系,两者之间的关系是一种松散耦合。但是它也有缺陷,第一是所有的观察者得到的消息是一样的,也许有些信息对某个观察者来说根本就用不上,也就是观察者不能“按需所取”;第二,当通知消息的参数有变化时,所有的观察者对象都要变化。鉴于以上问题,拉模式就应运而生了,它是由观察者自己主动去取消息,需要什么信息,就可以取什么,不会像推模式那样得到所有的消息参数。

UML模型图:(当然,抽象的主题和监听者,可以都是接口,这个看自己的模型设计了,下面是我上面举例的模型设计):

[img]http://dl2.iteye.com/upload/attachment/0089/4741/9f1419e2-f076-3b83-b401-d4a529a9e5c3.jpg[/img]

第一次开学学习画类图,不知道画的对不对,凭自己的理解画的,后期还在继续学习中 :D
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