设计模式——观察者模式（Observer）

一、观察者模式定义

简单地说，观察者模式定义了一个一对多的依赖关系，让一个或多个观察者对象监察一个主题对象。这样一个主题对象在状态上的变化能够通知所有的依赖于此对象的那些观察者对象，使这些观察者对象能够自动更新。

 

二、观察者模式的结构

观察者（Observer）模式是对象的行为型模式，又叫做发表-订阅（Publish/Subscribe）模式、模型-视图（Model/View）模式、源-收听者（Source/Listener）模式或从属者（Dependents）模式。

本模式的类图结构如下：

 图1、观察者模式的静态结构可从类图中看清楚

 

在观察者模式里有如下的角色：

 

1.抽象主题（Subject）角色

主题角色把所有的观察者对象的引用保存在一个列表里；每个主题都可以有任何数量的观察者。主题提供一个接口可以加上或撤销观察者对象；主题角色又叫做抽象被观察者(Observable)角色； 

 图2、抽象主题角色，有时又叫做抽象被观察者角色，可以用一个抽象类或者一个接口实现；在具体的情况下也不排除使用具体类实现。

 

2.抽象观察者（Observer）角色

为所有的具体观察者定义一个接口，在得到通知时更新自己； 

图3、抽象观察者角色，可以用一个抽象类或者一个接口实现；在具体的情况下也不排除使用具体类实现

 

3.具体主题（ConcreteSubject）角色

保存对具体观察者对象有用的内部状态；在这种内部状态改变时给其观察者发出一个通知；具体主题角色又叫作具体被观察者角色；

 

图4、具体主题角色，通常用一个具体子类实现

 

4.具体观察者（ConcreteObserver）角色

保存一个指向具体主题对象的引用；和一个与主题的状态相符的状态。具体观察者角色实现抽象观察者角色所要求的更新自己的接口，以便使本身的状态与主题的状态自恰。

 图5、具体观察者角色，通常用一个具体子类实现

三、Java语言提供的对观察者模式的支持

在Java语言的java.util库里面，提供了一个Observable类以及一个Observer接口，构成Java语言对观察者模式的支持。

 

1.Observer接口

这个接口只定义了一个方法，update()。当被观察者对象的状态发生变化时，这个方法就会被调用。这个方法的实现应当调用每一个被观察者对象的notifyObservers()方法，从而通知所有的观察对象。

 图6、java.util提供的Observer接口的类图。

 

2.Observable类

被观察者类都是java.util.Observable类的子类。java.util.Observable提供公开的方法支持观察者对象，这些方法中有两个对Observable的子类非常重要：一个是setChanged()，另一个是notifyObservers()。第一个方法setChanged()被调用之后会设置一个内部标记变量，代表被观察者对象的状态发生了变化。第二个是notifyObservers()，这个方法被调用时，会调用所有登记过的观察者对象的update()方法，使这些观察者对象可以更新自己。

java.util.Observable类还有其它的一些重要的方法。比如，观察者对象可以调用java.util.Observable类的addObserver()方法，将对象一个一个加入到一个列表上。当有变化时，这个列表可以告诉notifyObservers()方法那些观察者对象需要通知。由于这个列表是私有的，因此java.util.Observable的子对象并不知道观察者对象一直在观察着它们。

 图7、Java语言提供的被观察者的类图

这个Observable类代表一个被观察者对象。一个被观察者对象可以有数个观察者对象，一个观察者可以是一个实现Observer接口的对象。在被观察者对象发生变化时，它会调用Observable的notifyObservers方法，此方法调用所有的具体观察者的update()方法，从而使所有的观察者都被通知更新自己。见下面的类图：

 图8、使用Java语言提供的对观察者模式的支持

发通知的次序在这里没有指明。Observerable类所提供的缺省实现会按照Observers对象被登记的次序通知它们，但是Observerable类的子类可以改掉这一次序。子类并可以在单独的线程里通知观察者对象；或者在一个公用的线程里按照次序执行。 

当一个可观察者对象刚刚创立时，它的观察者集合是空的。两个观察者对象在它们的equals()方法返回true时，被认为是两个相等的对象。 

 

四、怎样使用Java对观察者模式的支持

为了说明怎样使用Java所提供的对观察者模式的支持，本节给出一个非常简单的例子。在这个例子里，被观察对象叫做Watched，也就是被监视者；而观察者对象叫做Watcher。Watched对象继承自java.util.Obsevable类；而Watcher对象实现了java.util.Observer接口。另外有一个对象Tester，扮演客户端的角色。 

这个简单的系统的结构如下图所示。

 图9、一个使用Observer接口和Observable类的例子

 

package com.Observer;

import java.util.Observable;

public class Watched extends Observable {

	private String data = "";

	public String retrieveData() {
		return data;
	}

	public void changeData(String data) {
		if (!this.data.equals(data)) {
			this.data = data;
			setChanged();
		}
		notifyObservers();
	}
}

 

 

 

package com.Observer;

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

public class Watcher implements Observer {
	
	public void update(Observable ob, Object arg) {
		System.out.println("Data has been changed to: '"
				+ ((Watched) ob).retrieveData() + "'");
	}

}

 

 

 

package com.Observer;

import java.util.Observer;

public class Tester {

	public static void main(String[] args) {
		//被观察者对象
		Watched watched = new Watched();

		//观察者对象
		Observer watcher = new Watcher();
		
		//注册Observer
		watched.addObserver(watcher);
		
		watched.changeData("In C, we create bugs.");
		watched.changeData("In Java, we inherit bugs.");
		watched.changeData("In Java, we inherit bugs.");
		watched.changeData("In Visual Basic, we visualize bugs.");
	}

}