观察者模式
什么是观察者模式
Java中的观察者模式是一种常见的设计模式，它允许对象（观察者）订阅另一个对象（被观察者）的状态变化，并在状态变化时自动得到通知。
核心：
观察者模式主要用于1：N的通知。当一个对象（目标对象）的状态发生变化时，它需要及时告知一系列对象（观察者对象）令他们做出响应。
通知观察者的方式：
- 推：
- 每次都会把通知以广播的方式发送给所有观察者，所有观察者只能被动接收。
- 拉：
- 观察者只要知道有情况即可。至于什么时候获取内容，获取什么内容都可以自主决定。
优点：
- 解耦：观察者模式降低了对象之间的耦合度，使得它们可以独立地改变和复用。
- 扩展性：新的观察者可以很容易地加入到现有系统中，而无需修改其他部分的代码。
- 灵活性：观察者模式允许在运行时动态地改变观察者和被观察者的关系。
缺点：
- 开发和调试复杂：由于系统中存在多个观察者和被观察者，开发和调试可能会变得相对复杂。
- 性能问题：如果观察者数量庞大，或者被观察者状态改变频繁，可能会导致性能下降。
- 消息通知顺序：在Java中，消息的通知一般是顺序执行的，一个观察者卡顿可能会影响整体的执行效率。
常见场景：
- 图形用户界面（GUI）开发：在GUI应用程序中，当用户与界面进行交互（例如点击按钮或拖动滑块）时，界面的某些部分可能需要更新以反映这些变化。观察者模式允许这些部分（观察者）自动响应这些事件，而无需手动调用更新方法。
- 游戏开发：在游戏中，玩家和NPC的行为，如移动、攻击、受伤等，都可能触发一系列事件。观察者模式可以用来注册和通知这些事件的监听器，以便游戏逻辑能够实时响应并更新游戏状态。
- 消息传递系统：在分布式系统或微服务架构中，组件之间需要传递消息以实现通信和协作。观察者模式允许一个组件（被观察者）在产生消息时通知所有订阅了该消息的组件（观察者），从而实现高效的消息传递。
- 实时数据监控：在需要实时跟踪和响应数据变化的场景中，如股票价格监控、传感器数据读取等，观察者模式可以帮助实现当数据变化时自动触发相应的处理逻辑。
- 状态管理：当应用程序中某个对象的状态发生变化，并且需要通知其他对象进行相应的处理时，可以使用观察者模式。例如，一个订单状态的改变可能需要通知库存系统、支付系统等多个系统进行相应的操作。
案例1
推方式实现，以广播方式发送消息所有观察者
UML
实现步骤：
- 创建观察者接口，定义通过被观察者更新状态接口
- 创建被观察者，被观察者持有所有观察者的引用，提供注册、移除、通知所有观察者的方法，定义状态属性，提供get/set方法set方法中默认通知所有观察者
实现代码
Observer.java
// 观察者接口
public interface Observer {
void update(Subject subject);
}
Subject.java
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
// 被观察者
public class Subject {
// 定义存储观察者的集合
private List<Observer> observerList = new ArrayList<Observer>();
// 定义状态属性
private String state;
// 注册观察者
public void registerObserver(Observer observer){
observerList.add(observer);
}
// 移除观察者
public void removeObserver(Observer observer){
observerList.remove(observer);
}
// 通知所有观察者
public void notifyObservers(){
for(Observer observer : observerList){
observer.update(this);
}
}
public String getState() {
return state;
}
public void setState(String state) {
this.state = state;
notifyObservers();
}
}
ObserverA.java
// 观察者A
public class ObserverA implements Observer{
@Override
public void update(Subject subject) {
System.out.printf("观察者A接收到消息-state：%s%n",subject.getState());
}
}
ObserverB.java
// 观察者B
public class ObserverB implements Observer{
@Override
public void update(Subject subject) {
System.out.printf("观察者B接收到消息-state：%s%n",subject.getState());
}
}
TestClient.java
public class TestClient {
public static void main(String[] args) {
Subject subject = new Subject();
subject.registerObserver(new ObserverA());
subject.registerObserver(new ObserverB());
subject.setState("START");
}
}
执行结果：
案例2
使用java.util提供的Observable,Observer类实现案例1。
该方式已在1.9版本中移除，不再推荐使用
实现代码
ConcreteSubject.java
import java.util.Observable;
// 目标对象
public class ConcreteSubject extends Observable {
private String state;
public void setState(String state) {
this.state = state;
// 表示目标对象已被改变
setChanged();
// 通知所有观察者
notifyObservers();
}
public String getState() {
return state;
}
}
ObserverA.java
import java.util.Observable;
import java.util.Observer;
/**
* 观察者A
*
* @author Anna.
* @date 2024/4/25 16:15
*/
public class ObserverA implements Observer {
@Override
public void update(Observable o, Object arg) {
System.out.printf("观察者A接收到消息-state：%s%n", ((ConcreteSubject) o).getState());
}
}
ObserverB.java
import java.util.Observable;
import java.util.Observer;
// 观察者B
public class ObserverB implements Observer {
@Override
public void update(Observable o, Object arg) {
System.out.printf("观察者B接收到消息-state：%s%n", ((ConcreteSubject) o).getState());
}
}
TestClient.java
public class TestClient {
public static void main(String[] args) {
ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();
subject.addObserver(new ObserverA());
subject.addObserver(new ObserverB());
subject.setState("STOP");
}
}
执行结果：
案例3
通过拉方式，实现观察者主动拉取被观察者当前状态
UML
实现步骤：
- 创建被观察者Subject，定义状态属性并提供get/set方法
- 定义观察者接口类，提供拉取状态接口
- 创建具体的观察者，实现观察者接口，通过持有被观察者的引用，主动拉取被观察者当前状态
实现代码
Subject.java
// 被观察者
public class Subject {
// 定义当前状态
private String state;
public String getState() {
return state;
}
public void setState(String state) {
this.state = state;
}
}
Observer.java
// 观察者接口
public interface Observer {
// 定义拉取信息的接口
void update();
}
ConcreteObserver.java
// 观察者具体实现
public class ConcreteObserver implements Observer {
// 定义被观察者，持有被观察者的引用
private Subject subject;
public ConcreteObserver(Subject subject) {
this.subject = subject;
}
@Override
public void update() {
System.out.printf("观察者主动拉取状态-state:%s%n ", subject.getState());
}
}
TestClient.java
public class TestClient {
public static void main(String[] args) {
// 创建被观察者
Subject subject = new Subject();
// 创建观察者
ConcreteObserver observer = new ConcreteObserver(subject);
// 修改状态
subject.setState("RUN");
// 观察者主动拉取
observer.update();
}
}
执行结果：
