java_设计模式_观察者模式_Observer Pattern(2016-07-27)

时间:2023-01-28 09:05:26

看了好几篇文章,最终还是觉得《Head First 设计模式》举得例子比较符合观察者模式。

观察者模式概述:

  观察者模式有时被称作发布/订阅模式,它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。

观察者模式所涉及的角色有:

  ●  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:观察者。

      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。

观察者模式特点:

  个人认为,观察者注册时应该持有主体对象,以便注销。

前言:

这一节开始学习观察者模式,开始讲之前会先像第一节那样通过一个应用场景来引入该模式。具体场景为:气象站提供了一个WeatherData对象,该对象可以追踪获取天气的温度、气压、湿度信息,WeatherData对象会随即更新三个布告板的显示:目前状况(温度、湿度、气压)、气象统计和天气预报。

1.    基本需求:利用WeatherData对象获取数据、并更新三个布告板:目前状况、气象统计和天气预报

WeatherData类图如下:

java_设计模式_观察者模式_Observer Pattern(2016-07-27)

说明:

GetTemperature()、GetHumidity()、GetPressure()分别用来获取天气温度、湿度气压,MeasurementsChanged()当气象测量更新此方法会被调用。

分析:

  1. 可以通过WeatherData的Getter方法获取三个测量值:温度、湿度、气压
  2. 气象测量更新时会调用MeasurementsChanged()方法
  3. 需要实现三个天气数据布告板:“目前状况”、“气象统计”、“天气预报”,一旦WeatherData测到新值,这些布告也马上更新
  4. 此系统可扩展,可以随意的添加或者删除任何布告板。

实现:

public class WeatherData
{
public void MeasurementsChanged()
{
float temp = GetTemperature();
float humidity = GetHumidity();
float pressure = GetPressure();
currentConditionDisplay.update(temp, humidity, pressure);
statisticsDisplay.update(temp, humidity, pressure);
forecastDisplay.update(temp, humidity, pressure);
}
//其他方法
}

反思:

我们的这种实现有何不妥?

结合我们第一节中的一些面向对象的原则,这种实现方式会有如下问题:

l  针对具体实现编程,后续新增或者删除布告板必须修改程序

l  未将改变的地方封装起来

这种实现方式与面向对象的一些基本原则是相违背的,目前暂时是实现了用户的需求,但是在后续不具备可扩展行。

2.    引入观察者模式

2.1 出版者+订阅者=观察者模式

出版者:就相当于“主题”(Subject),订阅者相当于“观察者”(Observer)

当出版者(主题)发行新的报纸的时候,所有的观察者(订阅者)就可以收到最新的报纸,同时,当新的观察者(订阅者)加入时,也可以收到最新的报纸,当观察者(订阅者)退订报纸后,就再也收不到新的报纸。

2.2 定义观察者模式

观察者模式定义了对象之间一对多依赖,这样一来,当一个对象状态改变时,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,根据通知的风格,观察者可能因此新值而更新。

观察者模式:类图

java_设计模式_观察者模式_Observer Pattern(2016-07-27)

2.3设计原则:为了交互对象之间的松耦合设计而努力

松耦合的威力

l  当两个对象之间松耦合,它们依然可以交互,但是不清楚彼此的细节。

l  观察者模式提供了一种对象设计,让主题和观察者之间松耦合。

说明:

  1. 主题只知道观察者实现了某个接口(IObserver接口),不需要知道观察者是谁,或其他细节。
  2. 任何时候都可以增加或者删除的观察者,主题唯一依赖的是一个实现了IObserver接口的对象列表。
  3. 新的类型观察者出现时,主题代码不需要修改,只需要在新类型里实现观察者接口,然后注册为观察者即可。
  4. 可以独立的复用主题或观察者,因为二者松耦合。
  5. 改变主题或者观察者,并不会影响另一方。因为二者松耦合。

松耦合的设计之所以能让我们建立有弹性的OO系统,能够应对变化,是因为对象之间的相互依赖讲到了最低。

3.    利用观察者模式设计并实现气象站

3.1 设计气象站

类图:

java_设计模式_观察者模式_Observer Pattern(2016-07-27)

3.2具体实现

3.2.1主题、观察者、显示接口
/// Description:对象、观察者、显示接口
/// </summary>
public interface ISubject
{
void RegisterObserver(IObserver o);//注册观察者
void RemoveObserver(IObserver o);//删除观察者
void NotifyObervers();//通知观察者
} public interface IObserver
{
void Update(float temp, float humidity, float pressure);
} public interface IDisplayElement
{
void Display();
}
3.2.2 WeatherData类:注册、删除、通知观察者
    /// Description:WeatherData 注册、删除、通知观察者
/// </summary>
public class WeatherData:ISubject
{
private ArrayList observers;
private float temperature;
private float humidity;
private float pressure; public WeatherData()
{
observers = new ArrayList();//初始化obervers,用来存储注册的观察者
} /// <summary>
/// 注册观察者
/// </summary>
/// <param name="o"></param>
public void RegisterObserver(IObserver o)
{
observers.Add(o);
} /// <summary>
/// 删除观察者
/// </summary>
/// <param name="o"></param>
public void RemoveObserver(IObserver o)
{
int i = observers.IndexOf(o);
if (i >= 0)
observers.Remove(o);
} /// <summary>
/// 通知观察者
/// </summary>
public void NotifyObervers()
{
foreach (IObserver o in observers)
{
o.Update(temperature, humidity, pressure);
}
} /// <summary>
/// 当从气象站得到更新观测值时,通知观察者
/// </summary>
public void MeasurementsChanged()
{
NotifyObervers();
} /// <summary>
///
/// </summary>
/// <param name="temperature"></param>
/// <param name="humidity"></param>
/// <param name="pressure"></param>
public void SetMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure)
{
this.temperature = temperature;
this.humidity = humidity;
this.pressure = pressure;
MeasurementsChanged();
}
}
3.2.3 布告板类,实现了IObserver、IDisplayElement接口

 

    /// Description:创建布告板
/// </summary>
public class CurrentConditionsDisplay:IObserver,IDisplayElement
{
private float temperature;
private float humidity;
private ISubject weatherData; public CurrentConditionsDisplay(ISubject weatherData)
{
this.weatherData = weatherData;
weatherData.RegisterObserver(this);
} public void Update(float temperature, float humidity, float pressure)
{
this.temperature = temperature;
this.humidity = humidity;
Display();
}
public void Display()
{
Console.WriteLine("Current coditions: " + temperature + "F degress and " + humidity + "% humidity");
}
}
3.2.4 测试
WeatherStation.WeatherData weatherData = new WeatherStation.WeatherData();
WeatherStation.CurrentConditionsDisplay currentDisplay = new WeatherStation.CurrentConditionsDisplay(weatherData);
weatherData.SetMeasurements(10, 20, 30);

结果如下:

java_设计模式_观察者模式_Observer Pattern(2016-07-27)

4.    Java内置的观察者模式

Java内置的观察者模式,许多功能都已经事先准备好了,甚至可以用推(push)或拉(pull)的方式传送数据。

使用java内置观察者模式实现气象站的OO设计类图,如下:

java_设计模式_观察者模式_Observer Pattern(2016-07-27)

Java内置观察者模式与我们在3小节中明显的差异是WeatherData继承自Observable类,并集成了一些增加、删除、通知观察者的方法。

l  将对象变成观察者

首先还是要实现Observer(观察者)接口,其次调用Observable对象的addObserver()方法即可。

l  可观察者(主题)送出通知

  1. 先调用setChanged()方法,标记状态已经改变的事实。
  2. 调用notifyObservers()方法(该方法有2个,任意一个皆可):notifyObservers()或notifyObservers(Object arg)

l  观察者接收通知

观察者实现了Observer的接口,方法签名如下:

update(Observable o,Object arg)

第一个参数为主题本身,让观察者知道是哪个主题通知它的

第二个参数是传入notifyObservers()的数据对象

如果想用“推”的方式将数据给观察者,则可以把数据当做数据对象的方式传给notifyObservers(arg)

如果想用“拉”的方式将数据给观察者,则需要在update()中,通过WeatherData的getTemperature()等方法获取对应的气象值。

缺陷:

Java内置的观察者模式中Observable是一个类,你必须设计一个类去继承它。如果某类相同时具有Observable类和另一个超类的行为,就无法实现,因为java不支持多继承。

同时也限制了Observable的复用能力。

同时,Observable API将setChanged()方法保护了起来,除非继承自Observable类,否则无法创建Observable实例组合到自己的对象中,也违背了面向对象设计的第二个原则:多用组合,少用继承。

5.    总结

l  OO原则:

封装变化

多用组合,少用继承

针对接口编程,不针对实现编程

对交互对象之间的松耦合设计而努力(新的OO原则,松耦合的设计更有弹性,更能应对变化)

l  OO模式:

观察者模式—在对象之间定义一对多的依赖,这样一来,当一个对象改变状态,依赖它的对象都会收到通知,并自动更新。

参看以及内容来源:

http://www.cnblogs.com/java-my-life/archive/2012/05/16/2502279.html

http://www.cnblogs.com/Olive116/p/5270948.html