Java设计模式之观察者模式

【摘录】观察者模式是对象的行为模式，又叫发布-订阅(Publish/Subscribe)模式、模型-视图(Model/View)模式、源-监听器(Source/Listener)模式或从属者(Dependents)模式。
观察者模式定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。这个主题对象在状态上发生变化时，会通知所有观察者对象，使它们能够自动更新自己。

    抽象主题(Subject)角色：抽象主题角色把所有对观察者对象的引用保存在一个聚集（比如ArrayList对象）里，每个主题都可以有任何数量的观察者。抽象主题提供一个接口，可以增加和删除观察者对象，抽象主题角色又叫做抽象被观察者(Observable)角色。

    具体主题(ConcreteSubject)角色：将有关状态存入具体观察者对象；在具体主题的内部状态改变时，给所有登记过的观察者发出通知。具体主题角色又叫做具体被观察者(Concrete Observable)角色。

    抽象观察者(Observer)角色：为所有的具体观察者定义一个接口，在得到主题的通知时更新自己，这个接口叫做更新接口。

    具体观察者(ConcreteObserver)角色：存储与主题的状态自恰的状态。具体观察者角色实现抽象观察者角色所要求的更新接口，以便使本身的状态与主题的状态 像协调。如果需要，具体观察者角色可以保持一个指向具体主题对象的引用。

在观察者模式中，又分为推模型和拉模型两种方式。

  推模型

    主题对象向观察者推送主题的详细信息，不管观察者是否需要，推送的信息通常是主题对象的全部或部分数据。

  拉模型

    主题对象在通知观察者的时候，只传递少量信息。如果观察者需要更具体的信息，由观察者主动到主题对象中获取，相当于是观察者从主题对象中拉数据。一般这种模型的实现中，会把主题对象自身通过update()方法传递给观察者，这样在观察者需要获取数据的时候，就可以通过这个引用来获取了。

先不看设计模式的例子，看下我们演变的过程：
我们以代码作为解释：

小孩在在睡觉，醒了之后，爸爸要给喂奶，我们做两个线程，爸爸的线程去定期的判断孩子有没有醒来，如果醒来了，就要喂奶。

package com.fit.model.observer.sample;

import java.util.Random;

class Child implements Runnable {

	public static Random r = new Random();

	private boolean wake = false;

	public Child() {
		new Thread(this).start();
	}

	@Override
	public void run() {
		while (!wake) {
			System.out.println("Child:I am sleeping...");
			try {
				Thread.sleep(1000);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			if (r.nextInt(10) > 5) {
				wakeUp();
			}
		}
	}

	public void wakeUp() {
		wake = true;
	}

	public boolean isWake() {
		return wake;
	}
}

class Dad implements Runnable {
	private Child c;

	public Dad(Child c) {
		new Thread(this).start();
		this.c = c;
	}

	@Override
	public void run() {
		while (!c.isWake()) {
			System.out.println("Dad:child is sleeping...");
			try {
				Thread.sleep(1000);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		feed(c);
		
		
	}

	private void feed(Child c2) {
		System.out.println("feed child!");
	}
}

public class Simulation {

	public static void main(String[] args) {
		new Dad(new Child());
	}
}

这样可以实现功能，但造成资源的浪费。爸爸定期的去看孩子有没有醒来，Dad时间都用在看小孩身上了,Dad下午打牌的计划泡汤了。我们可以很容易的把Dad解放出来：

package com.fit.model.observer.sample;

import java.util.Random;

class Child1 implements Runnable {

	public static Random r = new Random();
	private Dad1 d;
	private boolean wake = false;

	public Child1(Dad1 d) {
		this.d = d;
	}

	@Override
	public void run() {

		while (!wake) {
			System.out.println("Child:I am sleeping...");
			try {
				Thread.sleep(1000);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}

			if (r.nextInt(10) > 5) {
				wakeUp();
			}

		}
	}

	public void wakeUp() {
		wake = true;
		d.feed(this);
	}

	public boolean isWake() {
		return wake;
	}
}

class Dad1 {
	public void feed(Child1 c) {
		System.out.println("feed child!");
	}

}

public class FirstQuestion {

	public static void main(String[] args) {
		new Thread(new Child1(new Dad1())).start();
	}
}

这样基本已经实现功能，稍微完善下，假如想知道小孩什么时候起来等一些信息，如果我们写在小孩类中就不太合适，所以我们抽象出类中WakenUpEvent,但是这个时候如果我想要其他人也来关注这个孩子的动向呢，比如孩子的爷爷等爸爸给孩子喂奶之后，就过去抱下，这样，我们就需要在孩子身上加上一个爷爷的引用，所以我们加入一个集合，例子如下：

package com.fit.model.observer.sample;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Date;
import java.util.List;

class WakenUpEvent {

	private Date date;
	private String eventType;
	private Object source;

	public WakenUpEvent(Date date, String eventType, Object source) {
		this.date = date;
		this.eventType = eventType;
		this.source = source;
	}
}

class Child2 implements Runnable {
	private List<WakenUpListener> list = new ArrayList<WakenUpListener>();

	public void addWakenUpListener(WakenUpListener l) {
		list.add(l);
	}

	@Override
	public void run() {
		System.out.println("child is sleeping...");
		try {
			Thread.sleep(2000);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		wakeUp();
	}

	public void wakeUp() {
		for (WakenUpListener l : list) {
			l.actionWakenUp(new WakenUpEvent(new Date(), "", this));
		}
	}
}

interface WakenUpListener {
	void actionWakenUp(WakenUpEvent e);
}

class Dad2 implements WakenUpListener {
	@Override
	public void actionWakenUp(WakenUpEvent e) {
		System.out.println("dad feed child!");
	}
}

class GrandFather implements WakenUpListener {
	@Override
	public void actionWakenUp(WakenUpEvent e) {
		System.out.println("grandfather holl child!");
	}
}

public class SecondQuestion {
	public static void main(String[] args) {
		Child2 c = new Child2();
		c.addWakenUpListener(new Dad2());
		c.addWakenUpListener(new GrandFather());
		new Thread(c).start();
	}
}

下面我们就来学习推模型：

先看一个例子：

抽象的监听者

package com.fit.model.observer.push;

public interface Observer {

	void update(String message);
}

抽象主题：

package com.fit.model.observer.push;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Subject {

	private List<Observer> list = new ArrayList<Observer>();

	public void addObserver(Observer observer) {
		System.out.println("加入一个监听者");
		list.add(observer);
	}

	public void delObserver(Observer observer) {
		System.out.println("删除一个监听者");
		list.remove(observer);
	}

	protected void notifyAllObserver(String message) {
		for (Observer e : list) {
			e.update(message);
		}
	}

	protected void notifySpecialObserver(Observer o, String message) {
		o.update(message);
	}

	public void change(String message) {
		
	}

	public void change(Observer o, String message) {
		
	}

}

监听者的实现类

package com.fit.model.observer.push;

public class InstanceObserver implements Observer {

	@Override
	public void update(String message) {

		System.out.println("收到消息: "+message);
	}

}

主题的实现类

package com.fit.model.observer.push;

public class InstanceSubject extends Subject {

	private String name;

	public InstanceSubject(String name) {
		super();
		this.name = name;
	}

	public void change(String message) {
		System.out.println(name + "通知了大家");
		this.notifyAllObserver(message);
	}

	public void change(Observer o, String message) {
		System.out.println(name + "通知了指定的人");
		this.notifySpecialObserver(o, message);
	}
}

测试类

package com.fit.model.observer.push;


public class Test {

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		
		Observer o1 = new InstanceObserver();
		
		Observer o2 = new InstanceObserver();
		
		Subject obj = new InstanceSubject("obj_1");
		
		obj.addObserver(o1);
		obj.addObserver(o2);
		
		obj.change("-----");
		
		obj.change(o1, "============");
		
		obj.delObserver(o1);
		
	}

}

运行代码如下：

加入一个监听者
加入一个监听者
obj_1通知了大家
收到消息: -----
收到消息: -----
obj_1通知了指定的人
收到消息: ============
删除一个监听者

拉模型：

还是看一个例子：
抽象的监听者

package com.fit.model.observer.pull;

public interface Observer {

	void update(Subject sub);
}

抽象的主题类

package com.fit.model.observer.pull;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Subject {

	private List<Observer> list = new ArrayList<Observer>();

	public void addObserver(Observer observer) {
		System.out.println("加入一个监听者");
		list.add(observer);
	}

	public void delObserver(Observer observer) {
		System.out.println("删除一个监听者");
		list.remove(observer);
	}

	protected void notifyAllObserver() {
		for (Observer e : list) {
			e.update(this);
		}
	}

	protected void notifySpecialObserver(Observer o) {
		o.update(this);
	}

	public void change() {
		
	}

	public void change(Observer o) {
		
	}

}

具体的监听者

package com.fit.model.observer.pull;

public class InstanceObserver implements Observer {

	@Override
	public void update(Subject sub) {

		System.out.println("获得主题的名字: "+((InstanceSubject)sub).getName());
	}

}

具体的主题类

package com.fit.model.observer.pull;

public class InstanceSubject extends Subject {

	private String name;

	public InstanceSubject(String name) {
		super();
		this.name = name;
	}

	public void change() {
		System.out.println(name + "通知了大家");
		this.notifyAllObserver();
	}

	public void change(Observer o) {
		System.out.println(name + "通知了指定的人");
		this.notifySpecialObserver(o);
	}

	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}

}

package com.fit.model.observer.pull;

测试类
public class Test {

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		
		Observer o1 = new InstanceObserver();
		
		Observer o2 = new InstanceObserver();
		
		Subject obj = new InstanceSubject("obj_1");
		
		obj.addObserver(o1);
		obj.addObserver(o2);
		
		obj.change();
		
		obj.change(o1);
		
		obj.delObserver(o1);
		
	}

}

运行结果如下：

加入一个监听者
加入一个监听者
obj_1通知了大家
获得主题的名字: obj_1
获得主题的名字: obj_1
obj_1通知了指定的人
获得主题的名字: obj_1
删除一个监听者

现在我们来比较下，拉模型和推模型的区别，主要在方法notifyAllObserver()我们推模型是把整体消息，也监听者需要监听的内容通过调用监听者的update()方法把消息直接通过参数传递过去，但是拉模型不是的，他会传递自己的引用过去，这样监听者想要听什么消息，你自己去获取就可以了，不再主动推送消息。当有消息时，所有的观察者都会直接得到全部的消息，并进行相应的处理程序，与主体对象没什么关系，两者之间的关系是一种松散耦合。但是它也有缺陷，第一是所有的观察者得到的消息是一样的，也许有些信息对某个观察者来说根本就用不上，也就是观察者不能“按需所取”；第二，当通知消息的参数有变化时，所有的观察者对象都要变化。鉴于以上问题，拉模式就应运而生了，它是由观察者自己主动去取消息，需要什么信息，就可以取什么，不会像推模式那样得到所有的消息参数。

UML模型图：(当然，抽象的主题和监听者，可以都是接口，这个看自己的模型设计了，下面是我上面举例的模型设计)：



第一次开学学习画类图，不知道画的对不对，凭自己的理解画的，后期还在继续学习中