观察者设计模式知多少

目录

目标

概述

实现 

推设计模式

拉设计模式

被动观察者设计模式

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目标

熟悉观察者设计模式，了解观察者设计模式的使用场景、具体实现（包括：推设计模式、拉设计模式、被动观察者设计模式）。

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概述

一、行为设计模式

行为设计模式是设计模式的一种类型。该类型的设计模式关注的重点在于对象的行为（通信和交互），而非对象的创建方式。较为常见的行为设计模式有：观察者模式、策略模式、命令模式、责任链模式等。优点是减少了对象之间的耦合度。

二、观察者设计模式

对象之间存在一对多的依赖关系，多个观察者对象同时监听某一个主题对象（被观察者对象）。当主题对象的状态发生改变时会通知其他观察者对象。主题对象实现思路：

1. 主题对象类定义一个集合observerList用来保存多个观察者对象。
2. 定义观察者对象注册到主题对象的方法、主题对象从注册表中剔除指定观察者对象的方法、定义通知方法。
3. 当对象状态发生改变时调用该方法，以遍历observerList的方式通知所有观察者对象。

优点：

1. 被观察者使用注册表的方式囊括了所有观察者，降低了观察者对象和被观察者对象之间的依赖关系，提高了系统的扩展性和可维护性。
2. 被观察者类提供了注册，剔除的方法，使得代码扩展性增强。
3. 该模式实现了事件驱动的方式，使业务实现方案变得更灵活。

缺点：

1. 观察者过多会导致内存开销大。
2. 容易发生循环依赖问题。

种类：

• 推设计模式：最简单的模式，指被观察者主动将状态推送给观察者。
• 拉设计模式：被观察者只告知观察者状态发生了改变，观察者需要通过主动去“拉”的方式，获取被观察者的具体状态。
• 被动观察者设计模式：引入了一个中介者对象来协调主题对象和观察者之间的交互。主题对象不再直接通知观察者，而是将状态变化通知给中介者对象，由中介者对象负责通知观察者。

三、使用场景

• 一个对象发生改变需要通知其他对象，其他对象可以自由选择监听或者不监听。
• 一个对象发生改变需要通知其他对象，其他对象的类型和数量不确定时。

四、列举观察者模式在成熟的框架中的应用

• 在RabbitMQ中，Exchange和Queue之间的绑定关系。
• Java AWT/Swing事件处理机制。
• Spring Framework事件机制。
• Java Message Service（JMS）。

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实现 

推设计模式

需求

多个用户订阅了天气预报系统，则天气预报作为被观察者对象，一旦天气预报发生更新，则订阅者需要马上感知并获取天气预报状态。

观察者接口

package com.ctx.observer.push;// 定义用户作为观察者对象
interface Observer {public void update(String weather);
}

观察者接口实现类

package com.ctx.observer.push;// 实现具体的观察者对象
class User implements Observer {private String name;public User(String name) {this.name = name;}// 接收天气预报信息public void update(String weather) {System.out.println(name + "收到天气预报信息：" + weather);}
}

被观察者类

package com.ctx.observer.push;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;// 定义天气预报机构作为主题对象
class WeatherForecast {private List<Observer> observers = new ArrayList<Observer>();private String weather;// 注册观察者对象public void registerObserver(Observer observer) {observers.add(observer);}// 移除观察者对象public void removeObserver(Observer observer) {observers.remove(observer);}// 通知所有观察者对象public void notifyObservers() {for (Observer observer : observers) {observer.update(weather);}}// 更新天气预报信息public void setWeather(String weather) {this.weather = weather;notifyObservers();}
}

调用测试类

package com.ctx.observer.push;// 测试代码
public class Test {public static void main(String[] args) {WeatherForecast weatherForecast = new WeatherForecast();// 创建多个用户作为观察者对象User user1 = new User("张三");User user2 = new User("李四");User user3 = new User("王五");// 注册观察者对象weatherForecast.registerObserver(user1);weatherForecast.registerObserver(user2);weatherForecast.registerObserver(user3);// 发布天气预报信息weatherForecast.setWeather("今天晴朗，温度26℃");// 移除观察者对象weatherForecast.removeObserver(user2);// 发布天气预报信息weatherForecast.setWeather("明天有雨，温度22℃");}
}

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拉设计模式

需求

多个用户订阅了新闻频道，则新闻频道作为被观察者对象，一旦新闻频道发生更新，则订阅者需要马上感知新闻频道发生了更新。但是具体更新了什么新闻，需要由用户主动去获取。

观察者接口

package com.ctx.observer.pull;// 定义观察者对象
interface Observer {void update(News news);
}

观察者接口实现类

package com.ctx.observer.pull;// 定义具体的观察者对象（居民对象）
class Resident implements Observer {private String name;public Resident(String name) {this.name = name;}// 拉模式：观察者主动获取消息内容public void update(News news) {System.out.println(name + "收到消息： " + news.getNewsContent());}public String getName() {return name;}
}

被观察者类

package com.ctx.observer.pull;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;// 定义被观察者对象（新闻对象是被观察者）
class News {private List<Observer> observers = new ArrayList<>();private String newsContent;public void addObserver(Observer observer) {observers.add(observer);}public void removeObserver(Observer observer) {observers.remove(observer);}public void setNewsContent(String newsContent) {this.newsContent = newsContent;notifyObservers();}// 通知观察者更新消息private void notifyObservers() {for (Observer observer : observers) {observer.update(this);}}// 获取消息内容public String getNewsContent() {return newsContent;}
}

调用测试类

package com.ctx.observer.pull;public class Test {public static void main(String[] args) {News news = new News();// 居民订阅新闻Resident resident1 = new Resident("张三");Resident resident2 = new Resident("李四");news.addObserver(resident1);news.addObserver(resident2);// 设置新闻内容，观察者拉取消息内容news.setNewsContent("今天是个好日子！");}
}

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被动观察者设计模式

需求

患者住院治疗，则患者作为被观察者，医生和护士作为观察者。但是医生和护士不能一直陪在患者身边，为了及时响应，医院安装了医疗监护系统，一旦患者有需要则通过医疗监护系统通知医生和护士，医疗监护系统起到了中介者的作用，它来协调观察者和被观察者之间的交互。

观察者接口

package com.ctx.observer.passive;// 定义观察者接口
interface Observer {void update(); // 更新观察者状态
}

观察者接口实现类

package com.ctx.observer.passive;// 定义具体的观察者，即医生和护士类
class MedicalStaff implements Observer {private String name;private Subject patient;public MedicalStaff(String name, Subject patient) {this.name = name;this.patient = patient;patient.registerObserver(this); // 注册观察者}@Overridepublic void update() {String condition = ((Patient) patient).getCondition(); // 获取被观察者状态System.out.println(name + "收到病人病情更新通知，病情为：" + condition); // 处理病情变化}
}

中介者

package com.ctx.observer.passive;// 定义中介者，即医疗监护系统类
class MedicalMonitor {private Subject patient;public MedicalMonitor(Subject patient) {this.patient = patient;}public void setPatientCondition(String condition) {((Patient) patient).setCondition(condition); // 更新被观察者状态}
}

被观察者接口

package com.ctx.observer.passive;// 定义被观察者接口
interface Subject {void registerObserver(Observer observer); // 注册观察者void removeObserver(Observer observer); // 移除观察者void notifyObservers(); // 通知观察者
}

被观察者接口实现类

package com.ctx.observer.passive;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;// 定义具体的被观察者，即病人类
class Patient implements Subject {private List<Observer> observers; // 观察者列表private String condition; // 病情public Patient() {observers = new ArrayList<>();}@Overridepublic void registerObserver(Observer observer) {observers.add(observer);}@Overridepublic void removeObserver(Observer observer) {observers.remove(observer);}@Overridepublic void notifyObservers() {for (Observer observer : observers) {observer.update(); // 通知每个观察者更新状态}}public void setCondition(String condition) {this.condition = condition;notifyObservers(); // 状态变化后通知所有观察者更新状态}public String getCondition() {return condition;}
}

调用测试类

package com.ctx.observer.passive;// 测试
public class Test {public static void main(String[] args) {Patient patient = new Patient(); // 创建被观察者MedicalMonitor monitor = new MedicalMonitor(patient); // 创建中介者MedicalStaff doctor = new MedicalStaff("张医生", patient); // 创建观察者MedicalStaff nurse = new MedicalStaff("李护士", patient); // 创建观察者monitor.setPatientCondition("发热"); // 病人状态变化，触发通知patient.removeObserver(doctor); // 病人移除一个观System.out.println("--------------------------");monitor.setPatientCondition("感冒"); // 病人状态变化，触发通知}
}