设计模式 - Observer Pattern 观察者模式

定义

观察者模式是行为型模式的一种，它定义对象间的一种一对多的依赖关系，使得每当一个对象改变状态，它的所有依赖都会收到通知并且自动更新状态。

简单来说就是：当一个行为发生时传递信息给另外一个用户接收做出相应的处理，它们之间其实没有什么直接的关联。

观察者模式的实现构成

构成

 1. 主题（Subject）：抽象主题，提供方法来增加和删除观察者，当自身状态发生改变时，通知所有观察者。
 2. 观察者（Observer）：抽象观察者，用于接收主题状态更新的通知。
 3. 具体主题（Concrete Subject）：实现主题接口、在其内部状态发生改变时，通知所有注册的观察者。
 4. 具体观察者（Concrete Observer）：实现观察者接口、在接收到主题的通知时更新自身状态。

UML图

观察者模式的代码实现

场景

假设我们有一个股票价格监控系统，不同的模块（图表模块、统计模块和警报模块），它们需要实时更新股票价格信息。当股票价格发生变化时，这些模块就立即可以获取到通知并且可以进行更新显示。

代码实现

观察者接口

// 观察者接口，定义更新方法
interface Observer {// 当主题状态变化时调用此方法通知观察者。void update(double price);
}

具体观察者

// 具体观察者：图表模块
class ChartDisplay implements Observer {@Overridepublic void update(double price) {System.out.println("图表模块更新股票价格: " + price);}
}// 具体观察者：统计模块
class StatisticsDisplay implements Observer {@Overridepublic void update(double price) {System.out.println("统计模块更新股票价格: " + price);}
}// 具体观察者：警报模块
class AlertSystem implements Observer {@Overridepublic void update(double price) {if (price > 100.0) {System.out.println("警报！股票价格超过100元: " + price);}}
}

主题接口

// 主题接口，定义增加、删除观察者及通知方法，用于管理和通知观察者。
interface Subject {void addObserver(Observer observer);void removeObserver(Observer observer);void notifyObservers();
}

具体主题

// 具体主题：实现了Subject，用来维护观察者列表并在价格变化时通知所有观察者。
class StockPrice implements Subject {private List<Observer> observers;private double price;public StockPrice() {observers = new ArrayList<>();}@Overridepublic void addObserver(Observer observer) {observers.add(observer);}@Overridepublic void removeObserver(Observer observer) {observers.remove(observer);}@Overridepublic void notifyObservers() {for (Observer observer : observers) {observer.update(price);}}// 设置新价格并通知观察者public void setPrice(double price) {this.price = price;notifyObservers();}
}

客户端代码

// 客户端代码
public class ObserverPatternDemo {public static void main(String[] args) {// 创建具体主题StockPrice stockPrice = new StockPrice();// 创建具体观察者ChartDisplay chartDisplay = new ChartDisplay();StatisticsDisplay statisticsDisplay = new StatisticsDisplay();AlertSystem alertSystem = new AlertSystem();// 注册观察者stockPrice.addObserver(chartDisplay);stockPrice.addObserver(statisticsDisplay);stockPrice.addObserver(alertSystem);// 更新股票价格stockPrice.setPrice(95.0);System.out.println();stockPrice.setPrice(105.0);}
}

总结

优点

 1. 解耦：主题只需知道观察者实现了某个接口，不需要知道具体实现细节，双方可以独立变化。
 2. 目标与观察者之间建立了一套触发机制。

缺点

 1. 当观察者对象很多时，通知的发布会花费很长时间，影响程序的效率。
 2. 如果在观察者和观察目标之间有循环依赖的话，观察目标会触发它们之间进行循环调用，可能导致系统崩溃。

应用场景

 跨系统的消息交换场景，如消息队列，事件总线的处理机制

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