通俗易懂系列 | 設計模式（七）：觀察者模式

介紹

觀察者模式是行為設計模式之一。當您對對象的狀態感興趣並希望在有任何更改時收到通知時，觀察者設計模式非常有用。在觀察者模式中，監視另一個對象狀態的對象稱為Observer，正在被監視的對象稱為Subject。

根據GoF，觀察者設計模式的意圖是;

定義對象之間的一對多依賴關系，以便當一個對象更改狀態時，將自動通知和更新其所有依賴項。

Subject包含一個觀察者列表，用於通知其狀態的任何變化，因此它應該提供觀察者可以注冊和注銷自己的方法。Subject還包含一種方法，用於通知所有觀察者任何更改，並且可以在通知觀察者時發送更新，或者它可以提供另一種方法來獲取更新。

Observer應該有一個方法來設置要監視的對象，以及Subject將使用的另一個方法來通知它們任何更新。
Java提供了內置平台，用於通過java.util.Observable類和java.util.Observer接口實現Observer模式。但是它沒有被廣泛使用，因為實現非常簡單，並且大多數時候我們不希望最終擴展類只是為了實現Observer模式，因為java不在類中提供多重繼承。

Java消息服務（JMS）使用Observer設計模式以及Mediator模式，允許應用程序訂閱數據並將數據發布到其他應用程序。

模型 - 視圖 - 控制器（MVC）框架也使用Observer模式，其中Model是Subject，而Views是觀察者，可以注冊以獲得對模型的任何更改的通知。

觀察者模式Java示例

對於我們的觀察者模式java程序示例，我們將實現一個簡單的Subject，觀察者可以注冊到這個Subject。每當有任何新消息發布到Subject時，將通知所有寄存器觀察者並且他們可以使用該消息。

根據Subject的要求，這里是基礎Subject接口，它定義了由任何具體Subject實現的契約方法。

package com.journaldev.design.observer;

public interface Subject {

	//methods to register and unregister observers
	public void register(Observer obj);
	public void unregister(Observer obj);
	
	//method to notify observers of change
	public void notifyObservers();
	
	//method to get updates from subject
	public Object getUpdate(Observer obj);
	
}

接下來我們將為Observer創建契約，將有一個方法將Subject附加到觀察者，以及Subject要用來通知任何更改的另一個方法。

package com.journaldev.design.observer;

public interface Observer {
	
	//method to update the observer, used by subject
	public void update();
	
	//attach with subject to observe
	public void setSubject(Subject sub);
}

現在我們的契約准備好了，讓我們繼續我們Subject的具體實施。

package com.journaldev.design.observer;

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

public class MyTopic implements Subject {

	private List<Observer> observers;
	private String message;
	private boolean changed;
	private final Object MUTEX= new Object();
	
	public MyTopic(){
		this.observers=new ArrayList<>();
	}
	@Override
	public void register(Observer obj) {
		if(obj == null) throw new NullPointerException("Null Observer");
		synchronized (MUTEX) {
		if(!observers.contains(obj)) observers.add(obj);
		}
	}

	@Override
	public void unregister(Observer obj) {
		synchronized (MUTEX) {
		observers.remove(obj);
		}
	}

	@Override
	public void notifyObservers() {
		List<Observer> observersLocal = null;
		//synchronization is used to make sure any observer registered after message is received is not notified
		synchronized (MUTEX) {
			if (!changed)
				return;
			observersLocal = new ArrayList<>(this.observers);
			this.changed=false;
		}
		for (Observer obj : observersLocal) {
			obj.update();
		}

	}

	@Override
	public Object getUpdate(Observer obj) {
		return this.message;
	}
	
	//method to post message to the topic
	public void postMessage(String msg){
		System.out.println("Message Posted to Topic:"+msg);
		this.message=msg;
		this.changed=true;
		notifyObservers();
	}

}

注冊和取消注冊觀察者的方法實現非常簡單，額外的方法是postMessage()，戶端應用程序將使用它將String消息發布到主題。請注意布爾變量，以跟蹤主題狀態的變化並用於通知觀察者。此變量是必需的，因此如果沒有更新並且某人調用notifyObservers()，則它不會向觀察者發送錯誤通知。

還要注意在notifyObservers()方法中使用同步，以確保僅將通知發送給在將消息發布到主題之前注冊的觀察者。

以下是將觀察主題的觀察者的實施。

package com.journaldev.design.observer;

public class MyTopicSubscriber implements Observer {
	
	private String name;
	private Subject topic;
	
	public MyTopicSubscriber(String nm){
		this.name=nm;
	}
	@Override
	public void update() {
		String msg = (String) topic.getUpdate(this);
		if(msg == null){
			System.out.println(name+":: No new message");
		}else
		System.out.println(name+":: Consuming message::"+msg);
	}

	@Override
	public void setSubject(Subject sub) {
		this.topic=sub;
	}

}

注意update()方法的實現，它調用Subject getUpdate()方法來獲取要使用的消息。我們可以通過將message作為參數傳遞給update()方法來避免這種調用。

這是一個簡單的測試程序，用於使用我們的Subject主題實現。

package com.journaldev.design.observer;

public class ObserverPatternTest {

	public static void main(String[] args) {
		//create subject
		MyTopic topic = new MyTopic();
		
		//create observers
		Observer obj1 = new MyTopicSubscriber("Obj1");
		Observer obj2 = new MyTopicSubscriber("Obj2");
		Observer obj3 = new MyTopicSubscriber("Obj3");
		
		//register observers to the subject
		topic.register(obj1);
		topic.register(obj2);
		topic.register(obj3);
		
		//attach observer to subject
		obj1.setSubject(topic);
		obj2.setSubject(topic);
		obj3.setSubject(topic);
		
		//check if any update is available
		obj1.update();
		
		//now send message to subject
		topic.postMessage("New Message");
	}

}

當我們運行上面的程序時，我們得到以下輸出。

Obj1:: No new message
Message Posted to Topic:New Message
Obj1:: Consuming message::New Message
Obj2:: Consuming message::New Message
Obj3:: Consuming message::New Message

Java觀察者模式類圖

觀察者設計模式也稱為發布 - 訂閱模式。其中一些實現是：

• Swing中的java.util.EventListener
• javax.servlet.http.HttpSessionBindingListener
• javax.servlet.http.HttpSessionAttributeListener
• java.util.Observer
• java.util.EventListener
• javax.servlet.http.HttpSessionBindingListener

適用場景：

在以下任何一種情況下使用Observer模式

• 在一個對象中進行更改會導致其他對象發生更改
• 當抽象有兩個方面時，一個依賴於另一個。將這些方面封裝在單獨的對象中可讓您獨立地改變和重用它們。
• 當一個對象的更改需要更改其他對象時，您不知道需要更改多少個對象。
• 當一個對象應該能夠通知其他對象而不假設這些對象是誰。換句話說，您不希望這些對象緊密耦合。

這就是java中的Observer設計模式，我希望你喜歡它。與評論分享您的愛，並與他人分享。
翻譯於：observer-design-pattern-in-java