设计模式之观察者模式（Observer Pattern）

概述

观察者模式（Observer Pattern）是一个非常有用的模式，在Java语言当中，有许多地方用到了这一模式，比如Swing当中的事件模型。这一模式其实是建立在观察者模式基础之上的。这篇文章就来看看这个模式的一些基本的东西。

定义：

这个模式主要用来定义对象之间的一种一对多的依赖关系。当一个对象的状态发生改变的时候，所以依赖于它的对象得到通知并且自动更新。也称为发布-订阅模式（Publish-Subscribe）。这种模式使得对象之间的关系非常松，也就是松耦合。如下图：

结构：

该模式中的四个参与者分别为：目标（Subject）、具体目标（Concrete Subject）、观察者（Observer）、具体观察者（Concrete Observer）。

分别介绍如下：

• Subject：Subject知道它的观察者，一个目标可以有多个观察者。（其实，一个观察者也可以对应多个目标，因此定义中一对多的说法并不是很准确。Subject还提供注册和删除观察者对象的接口。
• Concrete Subject： 将观察者感兴趣的状态存入观察者对象，当状态改变的时候，通知各个观察者。
• Observer: 定义一个更新接口
• Concrete Observer： 维护一个指向ConcreteSubject对象的引用，存储有关的状态，实现Observer接口中的更新接口。

Java类库中的实现：

Java类库中对观察者模式提供的支持并没有完全按照上面的描述。

Observer接口：

对于观察者，它提供了一个Observer接口，位于java.util包中，之定义了一个update方法。如下：

void update(Observable o, Object arg);

有2个参数，其中Observable是目标的引用，可以通过这一引用获取目标的状态或者进行其他操作。Object是一个与具体实现逻辑相关的对象引用，也用于传递操作相关的信息。

Observable类：

Java中没有提供目标的接口，而是直接提供一个类。这样做有好有坏，我们就可以省去许多代码，同时也失去了一定的灵活性。来看一下这个类提供的各个方法；

注册、删除观察者：

以下三个方法用于注册、删除观察者，返回观察者数量等。

    public synchronized void addObserver(Observer o) {
        if (o == null)
            throw new NullPointerException();
        if (!obs.contains(o)) {
            obs.addElement(o);
        }
    }

这个类采用Vector类型（私有与obs）来维护所有观察者的引用。很明白，增加一个观察者。

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

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

死一个方法删除一个观察者，后一个方法删除全部观察者。一样简单明了。

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

返回观察者数量，没什么可说的。

有关目标状态的几个方法：

通过私有的布尔类型变量changed来判断、操作。

    public synchronized boolean hasChanged() {
        return changed;
    }

查看当前目标状态是否改变。

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

设置状态改变标志位true。

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

清空状态改变标志位。

注意一下各个方法的访问控制符，具体实现的时候小心使用。

通知观察者：

这些方法通知观察者。其实就是调用观察者的update方法，并将改变标志位清空。通知所有观察者，可以传递一个对象用于交互。如下：

    public void notifyObservers(Object arg) {
        /*
         * a temporary array buffer, used as a snapshot of the state of
         * current Observers.
         */
        Object[] arrLocal;

        synchronized (this) {
            if (!changed)
                return;
            arrLocal = obs.toArray();
            clearChanged();
        }

        for (int i = arrLocal.length-1; i>=0; i--)
            ((Observer)arrLocal[i]).update(this, arg);
    }

    public void notifyObservers() {
        notifyObservers(null);
    }

一样很明了，比较麻烦的就是多线程的问题了，不多说。

一个简单例子：

下面是一个最简单的例子。DataStore作为目标，Screen作为观察者，同时有一个特殊的观察者SpecialScreen，这个观察着在第一次得到通知之后就把自己从观察者中删除。

DataStore：

import java.util.Observable;

/**
 * @author Brandon B. Lin
 *
 */
public class DataStore extends Observable {
	private String data;

	public String getData() {
		return data;
	}

	public void setData(String data) {
		this.data = data;
		/*mark the abservable as changed*/
		setChanged();
	}

}

Screen：

import java.util.Observable;
import java.util.Observer;

/**
 * @author Brandon B. Lin
 *
 */
public class Screen implements Observer {

	protected int observerId;

	public Screen(int observerId) {
		this.observerId = observerId;
	}

	@Override
	public void update(Observable o, Object arg) {
		// act on the update
		System.out.println(observerId + ": The subject has changed!");

	}

}

SpecialScreen：

import java.util.Observable;

public class SpecialObserver extends Screen {

	public SpecialObserver(int observerId) {
		super(observerId);
	}

	@Override
	public void update(Observable o, Object arg) {
		// act on the update
		System.out.println(observerId
				+ ": The subject has changed! and I will leave!");
		o.deleteObserver(this);

	}

}

Test：

/**
 * @author Brandon B. Lin
 * 
 */
public class Test {

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		DataStore dataStore = new DataStore();
		Screen[] screens = new Screen[10];
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			if (i == 5) {
				screens[i] = new SpecialObserver(i);
			} else {
				screens[i] = new Screen(i);
			}

			dataStore.addObserver(screens[i]);
		}

		dataStore.setData("new data");
		dataStore.notifyObservers();

		dataStore.setData("Latest data");
		dataStore.notifyObservers();

	}

}

参考资料：

《设计模式：可复用面向对象软件的基础》

JDK源码

一篇文章：http://java.dzone.com/articles/design-patterns-uncovered

声明：版权所有，转载务必注明出处，本作者保留一切法律权利。