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初識設計模式 - 觀察者模式

2022-10-18 07:53:57 軟體設計

簡介

觀察者設計模式(Observer Design Pattern)的別名有很多,如發布 - 訂閱(Publish/Subscribe)模式、模型 - 視圖(Model/View)模式、源 - 監聽(Source/Listener)模式或從屬者(Dependents)模式,

無論是何種名稱,其意圖都是在物件之間定義一個一對多的依賴,當一個物件狀態改變的時候,所有依賴的物件都會自動收到通知,

其主要解決了一個物件狀態改變之后給其他物件通知的問題,而且考慮到易用性和低耦合,保證高度的協作性,

典型實作

在發布 - 訂閱模式當中,觀察者就是訂閱者,一般是需要定義一個抽象的觀察者介面,其代碼示例如下:

public interface Observer {  
    void update();  
}

具體的觀察者類也很簡單,只需要簡單實作介面即可,其代碼示例如下:

public class ConcreteObserver implements Observer {
    // 實作回應方法
    public void update() {
        // 具體回應代碼
    }
}

定義完訂閱者,其次就是發布者,通常是將之定義為一個抽象的目標類,其代碼示例如下:

public abstract class Subject {
    // 定義一個觀察者集合存盤所有觀察者物件
    protected List<Observer> observers = new ArrayList<>();

    // 注冊方法,用于向觀察者集合增加一個觀察者
    public void attach(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }

    // 注銷方法,用于向觀察者集合洗掉一個觀察者
    public void detach(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }

    // 宣告抽象的通知方法,需要由子類具體實作
    abstract void notifyObservers();
}

根據不同的場景定義不一樣的具體目標類,如下是一種代碼示例:

public class ConcreteSubject extends Subject {
    // 實作具體的通知方法
    @Override
    public void notifyObservers() {
        // 遍歷觀察者集合,呼叫每一個觀察者的回應方法
        for (Observer ob : observers) {
            ob.update();
        }
    }
}

總結

優點

觀察者模式的主要優點如下:

  • 觀察者模式可以實作表示層和資料邏輯層的分離
  • 觀察者模式在觀察目標和觀察者之間建立了一個抽象的耦合
  • 觀察者模式支持廣播通信,簡化了一對多系統設計的難度
  • 增加新的具體觀察者無需修改原有代碼,符合開閉原則

缺點

觀察者模式的主要缺點如下:

  • 如果目標物件的觀察者有很多,將所有的觀察者都通知到會非常耗時
  • 如果目標物件和觀察者存在回圈依賴,觀察目標會觸發它們之間進行回圈呼叫,最終導致系統崩潰

適用場景

觀察者模式的適用場景如下:

  • 將具有依賴關系的兩種抽象模型獨立出來,使它們可以獨立地改變和復用
  • 一個物件的改變將導致一個或多個其他物件也發生改變,但并不知道具體有多少物件將發生改變,也不知道這些物件是誰
  • 可以使用觀察者模式創建一種鏈式觸發機制

原始碼

在 JDK 的 java.util 包中,提供了 Observer 介面和 Observable 類,它們構成了 JDK 對觀察者模式的支持,

如下是 Observer 介面的原始碼:

@Deprecated(since = "9")
public interface Observer {
    void update(Observable o, Object arg);
}

如下是 Observable 類的部分原始碼:

@Deprecated(since = "9")
public class Observable {
    private boolean changed = false;
    private Vector<Observer> obs;

    public Observable() {
        obs = new Vector<>();
    }

    // 注冊觀察者,執行緒安全
    public synchronized void addObserver(Observer o) {
        if (o == null)
            throw new NullPointerException();
        // 注冊時去重
        if (!obs.contains(o)) {
            obs.addElement(o);
        }
    }

    // 注銷觀察者,執行緒安全
    public synchronized void deleteObserver(Observer o) {
        obs.removeElement(o);
    }

    // 通知觀察者,無引數模式
    public void notifyObservers() {
        notifyObservers(null);
    }

    // 通知觀察者,帶引數模式
    public void notifyObservers(Object arg) {
        // 保存觀察者的狀態,備忘錄模式的簡單應用
        Object[] arrLocal;

        // 獲取觀察者時候鎖住
        synchronized (this) {
            if (!changed)
                return;
            arrLocal = obs.toArray();
            clearChanged();
        }

        // 逐一呼叫觀察者的處理方法
        for (int i = arrLocal.length - 1; i >= 0; i--)
            ((Observer) arrLocal[i]).update(this, arg);
    }

    public synchronized void deleteObservers() {
        obs.removeAllElements();
    }

    protected synchronized void setChanged() {
        changed = true;
    }

    protected synchronized void clearChanged() {
        changed = false;
    }

    public synchronized boolean hasChanged() {
        return changed;
    }

    public synchronized int countObservers() {
        return obs.size();
    }
}

需要注意的是,在 JDK 9 之后已經不推薦使用 Observer 介面和 Observable 類,

首發于翔仔的個人博客,點擊查看更多,

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/ruanti/516447.html

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