1、什么是觀察者模式？
Define a one-to-many dependency between objects so that when one object changes state, all its dependents are notified and updated automatically.
觀察者模式（Observer Design Pattern）：在對象之間定義一個一對多的依賴，當一個對象狀態改變的時候，所有依賴的對象都會得到通知並自動更新。
說人話：也叫發布訂閱模式，能夠很好的解耦一個對象改變，自動改變另一個對象這種情況。
2、觀察者模式定義
①、Subject 被觀察者
定義被觀察者必須實現的職責， 它必須能夠動態地增加、 取消觀察者。 它一般是抽象類或者是實現類， 僅僅完成作為被觀察者必須實現的職責： 管理觀察者並通知觀察者。
②、Observer觀察者
觀察者接收到消息后， 即進行update（更新方法） 操作， 對接收到的信息進行處理。
③、ConcreteSubject具體的被觀察者
定義被觀察者自己的業務邏輯， 同時定義對哪些事件進行通知。
④、ConcreteObserver具體的觀察者
每個觀察在接收到消息后的處理反應是不同， 各個觀察者有自己的處理邏輯。
3、觀察者模式通用代碼
/**
* 觀察者
*/
public interface Observer {
// 更新方法
void update();
}
/**
* 具體觀察者
*/
public class ConcreteObserver implements Observer{
@Override
public void update() {
System.out.println("接受到信息，並進行處理");
}
}
/**
* 被觀察者
*/
public abstract class Subject {
// 定義一個被觀察者數組
private List<Observer> obsList = new ArrayList<>();
// 增加一個觀察者
public void addObserver(Observer observer){
obsList.add(observer);
}
// 刪除一個觀察者
public void delObserver(Observer observer){
obsList.remove(observer);
}
// 通知所有觀察者
public void notifyObservers(){
for (Observer observer : obsList){
observer.update();
}
}
}
/**
* 具體被觀察者
*/
public class ConcreteSubject extends Subject{
// 具體的業務
public void doSomething(){
super.notifyObservers();
}
}
public class ObserverClient {
public static void main(String[] args) {
// 創建一個被觀察者
ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();
// 定義一個觀察者
Observer observer = new ConcreteObserver();
// 觀察者觀察被觀察者
subject.addObserver(observer);
subject.doSomething();
}
}
4、JDK 實現
在 JDK 的 java.util 包下，已經為我們提供了觀察者模式的抽象實現,感興趣的可以看看，內部邏輯其實和我們上面介紹的差不多。
觀察者 java.util.Observer
被觀察者 java.util.Observable
5、實例
用戶進行注冊，注冊完成之后，會發一封歡迎郵件。
5.1 普通實現
public class UserController {
public void register(String userName, String passWord){
// 1、根據用戶名密碼保存在數據庫
Long userId = saveUser(userName, passWord);
// 2、如果上一步有結果則發送一封歡迎郵件
if(userId != null){
Mail.sendEmail(userId);
}
}
public Long saveUser(String userName, String passWord){
return 1L;
}
}
上面的注冊接口實現了兩件事，注冊和發送郵件，很明顯違反了單一職責原則，但假設這個注冊需求是不是經常變動的，這樣寫也沒有什么問題，但是假如需求變動，比如不僅要發送郵件，還得發送短信，那還這樣寫，那register接口會變得很復雜。
那應該如何簡化呢？沒錯，就是觀察者模式。
5.2 觀察者模式實現
我們直接套用 JDK 的實現。
import java.util.Observable;
/**
* 用戶登錄——被觀察者
*/
public class UserControllerObservable extends Observable {
public void register(String userName, String passWord){
// 1、根據用戶名密碼保存在數據庫
Long userId = saveUser(userName, passWord);
// 2、如果上一步有結果則通知所有觀察者
if(userId != null){
super.setChanged();
super.notifyObservers(userName);
}
}
public Long saveUser(String userName, String passWord){
return 1L;
}
}
import java.util.Observable;
import java.util.Observer;
/**
* 發送郵件——觀察者
*/
public class MailObserver implements Observer {
@Override
public void update(Observable o, Object arg) {
System.out.println("發送郵件:" + arg + "歡迎你");
}
}
/**
* 發送手機短信——觀察者
*/
public class SMSObserver implements Observer {
@Override
public void update(Observable o, Object arg) {
System.out.println("發送短信：" + arg + "歡迎你");
}
}
測試：
public class UserClient {
public static void main(String[] args) {
UserControllerObservable observable = new UserControllerObservable();
observable.addObserver(new MailObserver());
observable.addObserver(new SMSObserver());
observable.register("張三","123");
}
}
通過觀察者模式改寫后，后面用戶注冊，就算在增加別的操作，我們也只需要增加一個觀察者即可，而注冊接口 register 不會有任何改動。
5.3 異步模式優化
在回到前面那張圖：
注冊之后進行的兩步操作：發送郵件和發送短信，上面我們通過觀察者模式改寫之后，雖然流程很清晰，但是我們發現是順序執行的，但其實這兩步操作沒有先后順序，於是，我們可以改成異步模式，增加執行效率。
/**
* 發送郵件——觀察者
*/
public class MailObserver implements Observer {
private Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(2);
@Override
public void update(Observable o, Object arg) {
executor.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("發送郵件:" + arg + "歡迎你");
}
});
}
}
5、EventBus
翻譯為“事件總線”，它提供了實現觀察者模式的骨架代碼。我們可以基於此框架，非常容易地在自己的業務場景中實現觀察者模式，不需要從零開始開發。其中，Google Guava EventBus 就是一個比較著名的 EventBus 框架，它不僅僅支持異步非阻塞模式，同時也支持同步阻塞模式。
PS：Google Guava 是一個特別好用的工具包，里面的代碼也都實現的比較優雅，大家感興趣的可以研究研究源碼。
下面我們以上面的例子來說明如何使用 EventBus:
①、導如 Guava 包
<dependency>
<groupId>com.google.guava</groupId>
<artifactId>guava</artifactId>
<version>30.1.1-jre</version>
</dependency>
②、具體代碼如下：
import com.google.common.eventbus.AsyncEventBus;
import com.google.common.eventbus.EventBus;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.Executors;
public class UserController {
private EventBus eventBus;
public UserController(){
eventBus = new AsyncEventBus(Executors.newFixedThreadPool(2));
}
/**
* 注意：泛型參數是 Object,而不是接口 Observer
* @param observerList
*/
public void setObserverList(List<Object> observerList){
for(Object observer : observerList){
eventBus.register(observer);
}
}
public void register(String userName, String passWord){
// 1、根據用戶名密碼保存在數據庫
Long userId = saveUser(userName, passWord);
// 2、如果上一步有結果則通知所有觀察者
if(userId != null){
eventBus.post(userName);
}
}
public Long saveUser(String userName, String passWord){
return 1L;
}
}
import com.google.common.eventbus.Subscribe;
/**
* 發送郵件——觀察者
*/
public class MailObserver{
@Subscribe
public void sendMail(String userName) {
System.out.println("發送郵件:" + userName + "歡迎你");
}
}
import com.google.common.eventbus.Subscribe;
/**
* 發送手機短信——觀察者
*/
public class SMSObserver{
@Subscribe
public void sendSMS(String userName) {
System.out.println("發送短信：" + userName + "歡迎你");
}
}
測試：
public class EventBusClient {
public static void main(String[] args) {
UserController userController = new UserController();
List<Object> observerList = new ArrayList<>();
observerList.add(new MailObserver());
observerList.add(new SMSObserver());
userController.setObserverList(observerList);
userController.register("張三","123");
}
}
利用 EventBus 框架實現的觀察者模式，跟從零開始編寫的觀察者模式相比，從大的流程上來說，實現思路大致一樣，都需要定義 Observer，並且通過 register() 函數注冊 Observer，也都需要通過調用某個函數（比如，EventBus 中的 post() 函數）來給 Observer 發送消息（在 EventBus 中消息被稱作事件 event）。但在實現細節方面，它們又有些區別。基於 EventBus，我們不需要定義 Observer 接口，任意類型的對象都可以注冊到 EventBus 中，通過 @Subscribe 注解來標明類中哪個函數可以接收被觀察者發送的消息。
6、觀察者模式優點
①、觀察者和被觀察者之間是抽象耦合
不管是增加觀察者還是被觀察者都非常容易擴展，在系統擴展方面會得心應手。
②、建立一套觸發機制
被觀察者變化引起觀察者自動變化。但是需要注意的是，一個被觀察者，多個觀察者，Java的消息通知默認是順序執行的，如果一個觀察者卡住，會導致整個流程卡住，這就是同步阻塞。
所以實際開發中沒有先后順序的考慮使用異步，異步非阻塞除了能夠實現代碼解耦，還能充分利用硬件資源，提高代碼的執行效率。
另外還有進程間的觀察者模式，通常基於消息隊列來實現，用於實現不同進程間的觀察者和被觀察者之間的交互。
7、觀察者模式應用場景
①、關聯行為場景。
②、事件多級觸發場景。
③、跨系統的消息交換場景， 如消息隊列的處理機制。