观察者模式

xiaoxiao2021-02-28  91

观察者模式定义了对象之间的一对多依赖,当一个对象改变状态,它的所有依赖者都会收到通知并自动更新。 主题和观察者定义了一对多的关系。观察者依赖于此主题,只要主题状态一有变化。观察者就会被通知。

利用观察者模式,主题是具有状态的对象,是真正拥有数据的对象,并且可以控制这些状态。另一方面,观察者使用这些状态,虽然这些状态并不属于他们。

设计原则:保证交互对象之间的松耦合,将彼此依赖降到最低。

需求实例:利用主题WeatherData对象取得目前天气状况(温度、湿度,气压)数据,并建立三个布告板显示目前的状况、气象统计和天气预报。当WeatherData获得最新数据,三个布告板必须实时更新。

方法一:自己实现一整套观察者模式 1、建立接口

//主题接口 //代码的复用性 public interface Subject { //注册观察者 public void registerObserver(Observer o); //删除观察者 public void removeObserver(Observer o); //通知观察者 public void notifyObserver(); } //观察者接口 public interface Observer { //更新观察者状态 public void update(float temp,float humidity,float pressure); } //布告板展示接口 public interface DisplayElement { public void display(); }

2、具体实现类 关于观察者的一切,主题只知道观察者实现了某个接口,不需要知道观察者的具体类是谁。当有新类型的观察者出现时,主题的代码不需要修改。主题只会发送通知给所有实现了观察者接口的对象。

//主题实现类 public class WeatherData implements Subject { //主题唯一依赖的是一个实现Observer接口的观察者对象列表 //使用该列表可以方便增加和删除观察者 private ArrayList observers; //主题的状态信息 private float temp; private float humidity; private float pressure; //利用构造函数对list引用实例化 public WeatherData(){ observers=new ArrayList(); } //注册观察者 public void registerObserver(Observer o) { observers.add(o); } //删除观察者 public void removeObserver(Observer o) { int i=observers.indexOf(o); if(i>0){ observers.remove(i); } } //通知观察者 public void notifyObserver() { for(int i=0;i<observers.size();i++){ Observer observer=(Observer)observers.get(i); observer.update(temp,humidity,pressure); } } //更新观测值时,通知观察者 public void measurementChanged(){ notifyObserver(); } //更新观测值 public void setMeasurement(float temp,float humidity,float pressure){ this.temp=temp; this.humidity=humidity; this.pressure=pressure; measurementChanged(); } }

当有新的具体类需要当观察者,不需要为了兼容新类型而修改主题的代码,在主题中,将这部分变换的代码封装起来。我们所要做的就是在新的类里实现此观察者接口,然后注册为观察者即可。

//当前状态布告板实现类,其他两个布告板类似 public class CurrentConditionDisplay implements Observer,DisplayElement { //要显示的信息 private float tmp; private float humidity; private float pressure; //主题引用 private Subject weatherData; //利用构造器,实现一个主题对象,方便后面注册和取消观察者 public CurrentConditionDisplay(Subject weatherData){ this.weatherData=weatherData; //注册观察者 weatherData.registerObserver(this); } //更新状态数据 public void update(float temp, float humidity, float pressure) { //对于不同的布告板,并不一定所有数据都是有用的 this.tmp=temp; this.humidity=humidity; //展示数据 display(); } public void display() { System.out.println("Current condition: "+tmp); } }

测试运行

public class WeatherStation { public static void main(String[] args) { //建立一个主题对象 WeatherData weatherData=new WeatherData(); //建立布告板对象 CurrentConditionDisplay current=new CurrentConditionDisplay(weatherData); //改变主题的状态 weatherData.setMeasurement(90,65,44.54f); } } //结果 Current condition: 90.0

通过上例,主题主动推送所有的状态数据给每个观察者,但是如果某个观察者只是需要一点点数据,就会被强迫收到一堆数据。

方法二、利用Java内置的观察者模式 内置的观察者模式可以由观察者主动拉取(pull)数据,也可以由主题主动推送(push)数据。

java.util.Observable 类与主题很类似,只要继承Observable,就会继承一些增加、删除、通知观察者的方法以及其他方法。

//java.util.Observable类中代码 public class Observable { private boolean changed = false; private Vector<Observer> obs; public Observable() { obs = new Vector<>(); } public synchronized void addObserver(Observer o) { if (o == null) throw new NullPointerException(); if (!obs.contains(o)) { obs.addElement(o); } } public synchronized void deleteObserver(Observer o) { obs.removeElement(o); } //从主题(可观测者)中拉取数据 public void notifyObservers() { notifyObservers(null); } //推送数据给观察者,将数据当做数据对象传递给notifyObservers public void notifyObservers(Object arg) { Object[] arrLocal; synchronized (this) { if (!changed) return; arrLocal = obs.toArray(); clearChanged(); } for (int i = arrLocal.length-1; i>=0; i--) //方法签名update与之前有差异update(Observable,dataObject) ((Observer)arrLocal[i]).update(this, arg); } public synchronized void deleteObservers() { obs.removeAllElements(); } //标记状态已经改变的事实。保证适当地通知观察者 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(); } }

1、继承Observable类,重写主题(可观察者)WeatherData

import java.util.Observable; import java.util.Observer; public class WeatherNewData extends Observable { //状态信息 private float tmp; private float humidity; private float pressure; //不再需要保存观察者的列表list,因为从Observable中继承了 public WeatherNewData(){} //改变状态信息 public void setmeasurement(float tmp,float humidity,float pressure){ this.tmp=tmp; this.humidity=humidity; this.pressure=pressure; //通知观察者 measureChanged(); } public void measureChanged(){ //先检查状态值是否发生改变 setChanged(); //不传参数,由观察者自己拉取数据 notifyObservers(); } //拉取数据,所以要提供get方法 public float getTmp() { return tmp; } public float getHumidity() { return humidity; } public float getPressure() { return pressure; } }

实现java.util.Observer接口,可以把对象变成观察者。

//java.util.Observer接口,只有一个方法 public interface Observer { void update(Observable o, Object arg); }

2、观察者实例

import java.util.Observable; import java.util.Observer; public class CurrentNewConditionDisplay implements Observer, DisplayElement{ //状态信息,并不是所有的信息 private float tmp; private float humidity; //主题(可观察者)引用 private Observable observable; //注册观察者 public CurrentNewConditionDisplay(Observable obs){ this.observable=obs; observable.addObserver(this); } public void update(Observable observable,Object arg) { if(observable instanceof WeatherNewData){ WeatherNewData weatherNewData=new WeatherNewData(); //拉取数据 this.tmp=weatherNewData.getTmp(); this.humidity=weatherNewData.getHumidity(); display(); } } public void display() { System.out.println(""); } }

在观察者模式中,会改变的是主题的状态,已经观察者的数目和类型。将变化部分和不变部分分离,使用观察者模式,可以改变依赖于主题状态的对象,却不必改变主题。

主题和观察者都使用接口,观察者利用主题的接口向主题注册;而主题利用观察者的接口通知观察者。

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