設計模式之觀察者模式-有解無憂

觀察者模式是極其重要的一個設計模式，也是我幾年開發程序中使用最多的設計模式，本文首先概述觀察者模式的基本概念和Demo實作，接著是觀察者模式在Java和Spring中的應用，最后是對觀察者模式的應用場景和優缺點進行總結，

一、概念理解

觀察者模式：定義物件之間的一種一對多的依賴關系，使得每當一個物件的狀態發生變化時，其相關的依賴物件都可以得到通知并被自動更新，主要用于多個不同的物件對一個物件的某個方法會做出不同的反應！

概念啥意思呢？也就是說，如果使用觀察者模式在A的業務邏輯中呼叫B的業務邏輯，即使B的業務邏輯報錯了，仍然不影響A的執行，

比如，在我最近公司開發商城系統的程序中，提交訂單成功以后要洗掉購物車中的資訊，如果我先寫訂單提交邏輯，接著寫洗掉購物車邏輯，這樣當然沒有什么問題，但是這樣程式的健壯性太差了，

應該將該業務分成兩步，一是處理訂單成功處理邏輯，二是洗掉購物車中的資訊，即使洗掉購物車報錯了，提交訂單邏輯仍然不影響，

那應該怎么做才能讓他們互不影響呢？需要在購物車物件中要有一個方法用于洗掉購物車，還要有一個物件A用于注入（add）購物車物件和通知（notify）購物車執行它的方法，

在執行時先呼叫物件A的add方法將購物車物件添加到物件A中，在訂單提交成功以后，呼叫物件A的通知notify購物車方法執行清除購物車邏輯，

在觀察者模式中，購物車就稱為觀察者，物件A就稱為目標物件，在面向介面編程原則下，觀察者模式應該包括四個角色：

1、目標介面(subject) ：它是一個抽象類，也是所有目標物件的父類，它用一個串列記錄當前目標物件有哪些觀察者物件，并提供增加、洗掉觀察者物件和通知觀察者物件的方法宣告，

2、具體目標類：可以有多個不同的具體目標類，它們同時繼承Subject類，一個目標物件就是某個具體目標類的物件，一個具體目標類負責定義它自身的事務邏輯，并在狀態改變時通知它的所有觀察者物件，

3、觀察者介面（Listener）它也是一個抽象類，是所有觀察者物件的父類；它為所有的觀察者物件都定義了一個名為update（notify）的方法，當目標物件的狀態改變時，它就是通過呼叫它的所有觀察者物件的update（notify）方法來通知它們的，

4、具體觀察者類，可以有多個不同的具體觀察者類，它們同時繼承Listener類，一個觀察者物件就是某個具體觀察者類的物件，每個具體觀察者類都要重定義Listener類中定義的update（notify）方法，在該方法中實作它自己的任務邏輯，當它被通知的時候（目標物件呼叫它的update（notify）方法）就執行自己特有的任務，在我們的例子中是購物車觀察者，當然還能有別的，如日志觀察者，

我們基于四個角色實作demo，

二、案例實作

目標介面：包括注冊、移除、通知監聽者的方法宣告，

/**
 * 這是被觀察的物件
 * 目標類
 * @author tcy
 * @Date 17-09-2022
 */
public interface SubjectAbstract<T> {
    //注冊監聽者
    public void registerListener(T t);
    //移除監聽者
    public void removeListener(T t);
    //通知監聽者
    public void notifyListener();
}

目標介面實作：里面需要一個listenerList陣列存盤所有的觀察者，需要定義add和remove觀察者的方法，需要給出notify方法通知所有的觀察者物件，

/**
 * 
 * 具體目標類
 * @author tcy
 * @Date 17-09-2022
 */
public class SubjectImpl implements SubjectAbstract<ListenerAbstract> {

    //監聽者的注冊串列
    private List<ListenerAbstract> listenerList = new ArrayList<>();

    @Override
    public void registerListener(ListenerAbstract myListener) {
        listenerList.add(myListener);
    }

    @Override
    public void removeListener(ListenerAbstract myListener) {
        listenerList.remove(myListener);
    }

    @Override
    public void notifyListener() {
        for (ListenerAbstract myListener : listenerList) {
            System.out.println("收到推送事件，開始呼叫異步邏輯...");
            myListener.onEvent();
        }
    }
}

觀察者介面：宣告回應方法

/**
 * 
 * 觀察者-介面
 * @author tcy
 * @Date 17-09-2022
 */
public interface ListenerAbstract {
    void onEvent();
}

觀察者介面：實作回應方法，處理清除購物車的邏輯，

/**
 * 具體觀察者類 購物車
 * @author tcy
 * @Date 17-09-2022
 */
public class ListenerMyShopCart implements ListenerAbstract {
    @Override
    public void onEvent() {

            //...省略購物車處理邏輯
            System.out.println("洗掉購物車中的資訊...");

    }
}

我們使用Client模擬提交訂單操作，

/**
 * 先使用具體目標物件的registerListener方法添加具體觀察者物件，
 * 然后呼叫其notify方法通知觀察者
 * @author tcy
 * @Date 17-09-2022
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {

        System.out.println("訂單成功處理邏輯...");
        //創建目標物件
        SubjectImpl subject=new SubjectImpl();

        //具體觀察者注冊入 目標物件
        ListenerMyShopCart shopCart=new ListenerMyShopCart();
        //向觀察者中注冊listener
        subject.registerListener(shopCart);

        //發布事件，通知觀察者
        subject.notifyListener();

    }
}

這樣就實作了訂單的處理邏輯和購物車的邏輯解耦，即使購物車邏輯報錯也不會影響訂單處理邏輯，

既然觀察者模式是很常用的模式，而且抽象觀察者和抽象目標類方法宣告都是固定的，作為高級語言Java，Java設計者干脆內置兩個介面，開發者直接實作介面就能使用觀察者模式，

三、Java中的觀察者模式

在 Java 中，通過 java.util.Observable 類和 java.util.Observer 介面定義觀察者模式，只要實作它們的子類就可以撰寫觀察者模式實體，

Observable 類是抽象目標類，它有一個 Vector 向量，用于保存所有要通知的觀察者物件，下面來介紹它最重要的 3 個方法，

void addObserver(Observer o) 方法：用于將新的觀察者物件添加到向量中，

void notifyObservers(Object arg) 方法：呼叫向量中的所有觀察者物件的 update() 方法，通知它們資料發生改變，通常越晚加入向量的觀察者越先得到通知，

void setChange() 方法：用來設定一個 boolean 型別的內部標志位，注明目標物件發生了變化，當它為真時，notifyObservers() 才會通知觀察者，

Observer 介面是抽象觀察者，它監視目標物件的變化，當目標物件發生變化時，觀察者得到通知，并呼叫 void update(Observable o,Object arg) 方法，進行相應的作業，

我們基于Java的兩個介面，改造我們的案例，

具體目標類：

/**
 * 具體目標類 
 * @author tcy
 * @Date 19-09-2022
 */
public class SubjectObservable extends Observable {

    public void notifyListener() {
        super.setChanged();
        System.out.println("收到推送的訊息...");
        super.notifyObservers();    //通知觀察者購物車事件
    }

}

具體觀察者類：

/**
 * 觀察者實作類
 * @author tcy
 * @Date 19-09-2022
 */
public class ShopCartObserver implements Observer {

    @Override
    public void update(Observable o, Object arg) {
        System.out.println("清除購物車...");

    }
}

依舊是Client模擬訂單處理邏輯，

/**
 * @author tcy
 * @Date 19-09-2022
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("訂單提交成功...");
        SubjectObservable observable = new SubjectObservable();

        Observer shopCartObserver = new ShopCartObserver(); //購物車

        observable.addObserver(shopCartObserver);
        observable.notifyListener();


    }

}

這樣也能實作觀察者邏輯，但Java中的觀察者模式有一定的局限性，

Observable是個類，而不是一個介面，沒有實作Serializable，所以，不能序列化和它的子類，而且他是執行緒不安全的，無法保證觀察者的執行順序，在JDK9之后已經啟用了，

寫Java的恐怕沒有不用Spring的了，作為優秀的開源框架，Spring中也有觀察者模式的大量應用，而且Spring是在java的基礎之上改造的，很好的規避了Java觀察者模式的不足之處，

四、Spring如何使用觀察者模式

在第一章節典型的觀察者模式中包含著四個角色：目標類、目標類實作、觀察者、觀察者實作類，而在Spring下的觀察者模式略有不同，Spring對其做了部分改造，

事件：

Spring中定義最頂層的事件ApplicationEvent，這個介面最侄訓是繼承了EventObject介面，

只是在基礎之上增加了構造和獲取當前時間戳的方法，Spring所有的事件都要實作這個介面，比如Spring中內置的ContextRefreshedEvent、ContextStartedEvent、ContextStoppedEvent...看名字大概就知道這些事件用于哪些地方，分別是容器重繪后、開始時、停止時...

目標類介面：

Spirng中的ApplicationEventMulticaster介面就是實體中目標類，我們可以對比我們的目標介面和ApplicationEventMulticaster介面，長的非常像，

觀察者介面：

觀察者ApplicationListener用于監聽事件，只有一個方法onApplicationEvent事件發生后該事件執行，與我們樣例中的抽象觀察者并無太大的不同，

目標類實作：

在我們案例中目標類的職責直接在一個類中實作，注冊監聽器、廣播事件（呼叫監聽器方法），

在Spring中兩個實作類分別拆分開來，Spring啟動程序中會呼叫registerListeners()方法，看名字我們大概就已經知道是注冊所有的監聽器，該方法完成原目標類的注冊監聽器職責，

在Spring中事件源ApplicationContext用于廣播事件，用戶不必再顯示的呼叫監聽器的方法，交給Spring呼叫，該方法完成原目標類的廣播事件職責，

我們基于Spring的觀察者模式繼續改造我們的案例，

購物車事件：

/**
 * 購物車事件
 * @author tcy
 * @Date 19-09-2022
 */
@Component
public class EventShopCart extends ApplicationEvent {

    private String orderId;

    public EventShopCart(Object source, String orderId) {
        super(source);
        this.orderId=orderId;
    }


    public EventShopCart() {
        super(1);
    }
}

發布者（模擬Spring呼叫監聽器的方法，實際開發不需要寫）：

/**
 * 發布者
 * @author tcy
 * @Date 19-09-2022
 */
@Component
public class MyPublisher implements ApplicationContextAware {
    private ApplicationContext applicationContext;


    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
        this.applicationContext = applicationContext;
    }

    /**
     * 發布事件
     * 監聽該事件的監聽者都可以獲取訊息
     *
     * @param myEvent
     */
    public void workEvent(EventShopCart myEvent) {
        //該方法會呼叫監聽器實作的方法
        applicationContext.publishEvent(myEvent);
    }
}

監聽者：

/**
 * 監聽者
 * @author tcy
 * @Date 19-09-2022
 */
@Component
public class ListenerShopCart implements ApplicationListener<EventShopCart> {
    @Override
    public void onApplicationEvent(EventShopCart myEvent) {
        System.out.println("清除購物車成功...");
    }
}

Client模擬呼叫：

/**
 * @author tcy
 * @Date 19-09-2022
 */
public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext ac =new AnnotationConfigApplicationContext("cn.sky1998.behavior.observer.spring");

        System.out.println("訂單提交成功...");
        MyPublisher bean = ac.getBean(MyPublisher.class);
        EventShopCart myEvent = ac.getBean(EventShopCart.class);

        bean.workEvent(myEvent);
    }
}

通過Spring實作觀察者模式比我們手動寫簡單的多，

使用Spring實作觀察者模式時，觀察者介面、目標介面、目標實作，我們都不需要管，只負責繼承ApplicationEvent類定義我們自己的事件，并實作ApplicationListener<自定義事件>介面實作我們的觀察者，并在對應的業務中呼叫applicationContext.publishEvent(new ShopCartEvent(cmOrderItemList))，即實作了觀察者模式，

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五、總結

Spring使用觀察者模式我在很久之前就使用過，但是并不清楚為什么要這樣寫，學了觀察者模式以后，寫起來變得通透多了，

雖然觀察者模式的概念是：一對多的依賴關系，但不一定觀察者有多個才能使用，我們的例子都是使用的一個觀察者，

它很好的降低了目標與觀察者之間的耦合關系，目標與觀察者建立一套觸發機制，也讓他成為了最常見的設計模式，

設計模式的學習要成體系，推薦你看我往期發布的設計模式文章，

一、設計模式概述

二、設計模式之工廠方法和抽象工廠

三、設計模式之單例和原型

四、設計模式之建造者模式

五、設計模式之代理模式

六、設計模式之配接器模式

七、設計模式之橋接模式

八、設計模式之組合模式

九、設計模式之裝飾器模式

十、設計模式之外觀模式

十一、外觀模式之享元模式

十二、設計模式之責任鏈模式

十三、設計模式之命令模式

十四、設計模式之解釋器模式

十五、設計模式之迭代器模式

十六、設計模式之中介者模式

十七、設計模式之備忘錄模式

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標籤：設計模式

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