觀察者模式-有解無憂

基本介紹
觀察者模式
觀察者模式（JDK版）

基本介紹

觀察者模式（Observer Design Pattern）也被稱為發布訂閱模式（Publish-Subscribe Design Pattern）

意圖：當一個物件的狀態發生改變時，所有依賴于它的物件都會得到通知并被自動更新，

觀察者模式屬于行為型模式，大多應用于一些事件驅動模型（Spring涉及）或者游戲開發領域，

假設有一家氣象局，姑且就叫神盾氣象局吧，該氣象局委托我們構建一套系統，這個系統有兩個公告牌，需要我們顯示當前的實時天氣和未來的天氣預報，當神盾氣象局發布新的天氣資料（WeatherData）后，兩個公告牌上顯示的天氣資料務必實時更新，神盾氣象局同時要求我們保證程式擁有足夠的可擴展性，因為以后隨時要新增其他的公告牌（如緊急公告等），

他們最初始的設計如下：

public class WeatherData {

    //實體變數宣告
    ...
    public void measurementsChanged() {
    
        float temperature = getTemperature();
        float humidity = getHumidity();
        float pressure = getPressure();
        List<Float> forecastTemperatures = getForecastTemperatures();
        
        //更新公告牌
        currentConditionsDisplay.update(temperature, humidity, pressure);
        forecastDisplay.update(forecastTemperatures);
    }
    ...
}

然鵝每當我需要洗掉或者新增公告牌時，我就必須得修改 核心邏輯代碼，如此看來擴展性極差，違背了開閉原則（對擴展開放，對修改關閉）

從上述方案，我們已經大致了解該方案有很多問題

擴展性較差
代碼功能耦合嚴重
核心功能代碼改來改去容易出問題

觀察者模式

觀察者模式通常情況所解決的需求場景：A物件（觀察者）被 B物件（被觀察者）的某種變化高度敏感，需要在B變化的那一刻A及時得到反饋，

舉個例子：小明過馬路，小明需要在紅綠燈由紅燈變成綠燈后到達馬路另一側，這個場景中，小明是觀察者，紅綠燈是被觀察者，當紅綠燈發生顏色改變時，小明需要得到反饋，

但是程式中的觀察和現實中所說的【觀察】有些許差異：

觀察者不需要時刻盯著被觀察者（小明不需要每一秒盯著紅綠燈）
采用注冊或者訂閱（Subscribe）的方式告訴被觀察者（紅綠燈變色后會廣播，小明可以聽到）

采取這樣被動的觀察方式，省去了反復檢索狀態的資源消耗，也能得到最快的反饋速度，其實就是由拉變成了推，

觀察者模式通常基于 Subject（主題）和 Observer（觀察者）而設計，類圖如下

既然我們說了神盾氣象局最初的設計多么的糟糕，那么我們現在就用觀察者模式來重構它吧！

首先我們基于上述的通用類圖，重新構建神盾氣象局的結構類圖以及編碼實作

主題介面

/**
 * 主題
 */
public interface Subject {

    void registerObserver(Observer observer);

    void removeObserver(Observer observer);

    void notifyObserver();

}

觀察者介面

/**
 * 觀察者
 */
public interface Observer {

    //反向更新
    void update(WeatherDetail weatherDetail);

}

公告牌介面

public interface DisplayElement {

    void display();

}

氣象資料Entity

@Data
@AllArgsConstructor
public class WeatherDetail {

    private double temperature; //當前溫度
    private double humidity; //當前濕度
    private double pressure; //當前氣壓
    private List<WeatherDetail> forecastDetails;//未來幾天的氣象資料詳情

}

氣象資料（被觀察者）- 核心

@Data
public class WeatherData implements Subject {

    private List<Observer> observers;
    private WeatherDetail weatherDetail;

    public WeatherData() {
        observers = new ArrayList<>();
    }

    @Override
    public void registerObserver(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }

    @Override
    public void removeObserver(Observer observer) {
        if (!observers.isEmpty()) {
            observers.remove(observer);
        }
    }

    @Override
    public void notifyObserver() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(weatherDetail);
        }
    }

    public void setMeasurements(WeatherDetail weatherDetail){
        this.weatherDetail = weatherDetail;
        notifyObserver();
    }

}

顯示當前天氣的公告牌（CurrentConditionDisplay）

/**
 * 當前展板
 */
public class CurrentConditionDisplay implements Observer, DisplayElement {

    private double temperature; //當前溫度
    private double humidity; //當前濕度
    private double pressure; //當前氣壓

    public CurrentConditionDisplay(Subject weatherData) {
        //天氣資料
        weatherData.registerObserver(this);
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("current-[temperature:" + temperature + ",humidity:" + humidity + ",pressure:" + pressure + "]");
    }

    @Override
    public void update(WeatherDetail weatherDetail) {
        this.temperature = weatherDetail.getTemperature();
        this.humidity = weatherDetail.getHumidity();
        this.pressure = weatherDetail.getPressure();
    }
}

顯示未來幾天天氣的公告牌（ForecastConditionDisplay）

ppublic class ForecastConditionDisplay implements Observer, DisplayElement {

    private List<WeatherDetail> forecastDetails;//未來幾天的氣象資料詳情

    public ForecastConditionDisplay(Subject weatherData) {
        weatherData.registerObserver(this);
    }

    @Override
    public void display() {
        if (forecastDetails != null) {
            for (WeatherDetail weatherDetail : forecastDetails) {
                System.out.println("forecast-[temperature:" + weatherDetail.getTemperature()
                        + ",humidity" + weatherDetail.getHumidity() + ",pressure" + weatherDetail.getPressure() + "]");
            }
        }
    }

    @Override
    public void update(WeatherDetail weatherDetail) {
        forecastDetails = weatherDetail.getForecastDetails();
    }
}

到這里，我們整個神盾氣象局的WeatherData應用就改造完成了，

兩個公告牌 CurrentConditionsDisplay 和 ForecastConditionDisplay 實作了 Observer 和 DisplayElement 介面，在他們的構造方法中會呼叫 WeatherData 的 registerObserver 方法將自己注冊成觀察者，這樣被觀察者 WeatherData 就會持有觀察者的應用，并將它們保存到一個集合中，當被觀察者 WeatherData 狀態發生變化時就會遍歷這個集合，回圈呼叫觀察者更新公告牌資料的方法，后面如果我們需要增加或者洗掉公告牌，就只需要新增或者洗掉實作了 Observer 和 DisplayElement 介面的公告牌就好了，

好，我們接下來測驗一下利用觀察者模式改進后的程式.....

public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		List<WeatherDetail> forecastDetail = new ArrayList<>();
		forecastDetail.add(new WeatherDetail(23.0, 0.9, 1.1, null));
		forecastDetail.add(new WeatherDetail(17.0, 0.5, 1.3, null));
		WeatherDetail weatherDetail = new WeatherDetail(22.0, 0.8, 1.2, forecastDetail);
		WeatherData weatherData = https://www.cnblogs.com/dwlovelife/p/new WeatherData();
		DisplayElement current = new CurrentConditionDisplay(weatherData);
		DisplayElement forecast = new ForecastConditionDisplay(weatherData);
		weatherData.setMeasurements(weatherDetail);

		current.display();
		forecast.display();
	}
}

輸出結果

觀察者模式（JDK版）

我們還是用神盾氣象局的例子來實作JDK版本的觀察者模式，這樣便于比較兩者之間的差別

公告牌介面

public interface DisplayElement {

    void display();

}

氣象資料Entity

@Data
@AllArgsConstructor
public class WeatherDetail {

    private double temperature; //當前溫度
    private double humidity; //當前濕度
    private double pressure; //當前氣壓
    private List<WeatherDetail> forecastDetails;//未來幾天的氣象資料詳情

}

氣象資料（被觀察者）- 核心

/**
 * 天氣資料
 */
@Data
public class WeatherData extends Observable {

    private WeatherDetail weatherDetail;

    public WeatherData() {}


    public void setMeasurements(WeatherDetail weatherDetail){
        this.weatherDetail = weatherDetail;
        this.setChanged();
        notifyObservers(weatherDetail);
    }

}

顯示當前天氣的公告牌（CurrentConditionDisplay）

/**
 * 當前展板
 */
public class CurrentConditionDisplay implements Observer, DisplayElement {

    private double temperature; //當前溫度
    private double humidity; //當前濕度
    private double pressure; //當前氣壓

    public CurrentConditionDisplay(Observable weatherData) {
        //天氣資料
        weatherData.addObserver(this);
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("current-[temperature:" + temperature + ",humidity:" + humidity + ",pressure:" + pressure + "]");
    }


    @Override
    public void update(Observable observable, Object arg) {
        WeatherDetail weatherDetail = (WeatherDetail) arg;
        this.temperature = weatherDetail.getTemperature();
        this.humidity = weatherDetail.getHumidity();
        this.pressure = weatherDetail.getPressure();
    }
}

顯示未來幾天天氣的公告牌（ForecastConditionDisplay）

public class ForecastConditionDisplay implements Observer, DisplayElement {

    private List<WeatherDetail> forecastDetails;//未來幾天的氣象資料詳情

    public ForecastConditionDisplay(Observable weatherData) {
        //天氣資料
        weatherData.addObserver(this);
    }

    @Override
    public void display() {
        if (forecastDetails != null) {
            for (WeatherDetail weatherDetail : forecastDetails) {
                System.out.println("forecast-[temperature:" + weatherDetail.getTemperature()
                        + ",humidity:" + weatherDetail.getHumidity() + ",pressure:" + weatherDetail.getPressure() + "]");
            }
        }
    }

    @Override
    public void update(Observable observable, Object arg) {
        WeatherDetail weatherDetail = (WeatherDetail) arg;
        this.forecastDetails = weatherDetail.getForecastDetails();
    }

}

到這里，我們使用JDK自帶的API實作了觀察者模式，下面我們開始測驗

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        List<WeatherDetail> forecastDetail = new ArrayList<>();
        forecastDetail.add(new WeatherDetail(23.0, 0.9, 1.1,null));
        forecastDetail.add(new WeatherDetail(17.0, 0.5, 1.3,null));
        WeatherDetail weatherDetail = new WeatherDetail(22.0, 0.8, 1.2, forecastDetail);
        WeatherData weatherData = https://www.cnblogs.com/dwlovelife/p/new WeatherData();
        DisplayElement current = new CurrentConditionDisplay(weatherData);
        DisplayElement forecast = new ForecastConditionDisplay(weatherData);
        weatherData.setMeasurements(weatherDetail);

        current.display();
        forecast.display();
    }
}

輸出結果

總結：使用JDK自帶的API去實作觀察者模式固然方便，但是由于需要繼承 Observable 介面，會對被觀察者類造成限制（單繼承的局限性），其次 Observable 的代碼從屬JDK1.0，底層還是用的相關的Vector去做安全的集合容器，個人感徑訓是有點過時了，個人還是傾向于自實作觀察者模式，

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