16、设计模式之观察者模式(Observer)

时间:2024-03-14 08:19:00

一、什么是观察者模式
观察者模式属于行为型模式。在程序设计中,观察者模式通常由两个对象组成:观察者和被观察者。当被观察者状态发生改变时,它会通知所有的观察者对象,使他们能够及时做出响应,所以也被称作“发布-订阅模式”。

二、特点

优点:

被观察者和观察者对象之间不需要知道对方的具体实现,只需要知道对方的接口,避免了紧耦合的关系。
由于被观察者对象并不关心具体的观察者是谁,所以在程序运行的过程中,可以动态地增加或者删除观察者对象,增加了灵活性。
符合开闭原则,当需要添加新的观察者时,只需要添加一个实现观察者接口的类,而不需要修改被观察者对象的代码。
缺点:

当观察者没有被正确移除时,可能会导致内存泄漏的问题。 实现观察者模式,需要定义多个接口和类,增加了程序的复杂度。
在某些情况下,被观察者和观察者对象之间可能出现循环依赖的问题。

三、组成

抽象被观察者(Subject):定义了一个接口,包含了注册观察者、删除观察者、通知观察者等方法。
具体被观察者(ConcreteSubject):实现了抽象被观察者接口,维护了一个观察者列表,并在状态发生改变时通知所有注册的观察者。
抽象观察者(Observer):定义了一个接口,包含了更新状态的方法。
具体观察者(ConcreteObserver):实现了抽象观察者接口,存储了需要观察的被观察者对象,并在被观察者状态发生改变时进行相应的处理。

四、应用场景
4.1 生活场景
拍卖的时候,拍卖师是观察者,价格是被观察者。拍卖师观察最高标价,然后通知给其他竞价者竞价。
共享单车:共享单车是被观察者对象,用户是观察者对象。当有新的单车被放置或被租用时,系统会发送给用户通知。
微信公众号:微信公众号是被观察者对象,粉丝是观察者对象。当公众号发布了新的文章或消息时,系统会发送消息给关注该公众号的粉丝。
4.2 程序场景

当一个对象的状态发生改变时,需要通知多个对象做出相应的响应。例如,王者荣耀更新前,会通知所有用户要更新的时间。
当很多对象同时对某一个主题感兴趣时,可以采用观察者模式实现发布-订阅模式。例如,生产者发送消息到消息队列中,并通知所有订阅此队列的消费者进行消费。
数据库开发中,当数据库表中的数据发生变化时,需要通知相关的模块进行更新或其他操作。例如,当用户更新了数据库中的某个记录时,就可以通过观察者模式通知所有注册的监听器进行响应。

五、观察者模式实现
下面以报纸和报纸的订阅者为例,假设你在订阅一份报纸,每天早上送到你门口。你订阅的这份报纸就是被观察者。你和其他的订阅者是观察者。当报纸被送到你门口时,它会自动通知所有的订阅者,让他们知道这份报纸已经到了。

抽象被观察者:Newspaper
具体被观察者:NewspaperImpl
抽象观察者:Subscriber
具体观察者:SubscriberImpl

5.0 UML类图
在这里插入图片描述

5.1 Newspaper
报纸接口,也就是被观察者接口,包含添加、删除、通知三个动作。

/**
 *
 * 报纸接口,即被观察者接口
 */
public interface Newspaper {
    /**
     * 添加订阅者
     * @param subscriber
     */
    void addSubscriber(Subscriber subscriber);
 
    /**
     * 移除订阅者
     * @param subscriber
     */
    void removeSubscriber(Subscriber subscriber);
 
    /**
     * 通知订阅者
     * @param message
     */
    void notifySubscribers(String message);
}

5.2 NewspaperImpl
报纸接口Newspaper的实现类,维护了一个订阅者列表,当报纸到达时会通知所有订阅者。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
 * 
 * 报纸实现类
 */
public class NewspaperImpl implements Newspaper{
    //订阅者集合
    List<Subscriber> subscribers = new ArrayList<>();
    //添加订阅者
    @Override
    public void addSubscriber(Subscriber subscriber) {
        subscribers.add(subscriber);
    }
    //移除订阅者
    @Override
    public void removeSubscriber(Subscriber subscriber) {
        subscribers.remove(subscriber);
    }
    //通知订阅者
    @Override
    public void notifySubscribers(String message) {
        for (Subscriber s : subscribers) {
            s.update(message);
        }
    }
}

5.3 Subscriber
订阅者接口

/**
 * 
 * 订阅者(即观察者)接口
 */
public interface Subscriber {
    void update(String message);
}

5.4 SubscriberImpl
订阅者接口的实现类,用于接收报纸到达的通知。

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
 
/**
 *
 * 具体订阅者
 */
@Data
@AllArgsConstructor
public class SubscriberImpl implements Subscriber{
    private String name;
 
    @Override
    public void update(String message) {
        System.out.println(name + "---接到消息: " + message);
    }
}

5.5 测试
测试代码中,创建了一个NewspaperImpl对象,然后注册了两个订阅者(李老头、王奶奶),执行了两次通知,第一次通知,李老头和王奶奶都收到了消息,第二次通知前,移除了李老头这个订阅者,只有王奶奶收到了通知。

@SpringBootTest
public class TestObserver {
    @Test
    void testObserver(){
        Newspaper newspaper = new NewspaperImpl();
        Subscriber li = new SubscriberImpl("李老头");
        Subscriber wang = new SubscriberImpl("王奶奶");
        //李老头和王奶奶订阅了报纸
        newspaper.addSubscriber(li);
        newspaper.addSubscriber(wang);
        //报纸到了,通知订阅者
        newspaper.notifySubscribers("今天的报纸到了!!!");
        //李老头取消订阅了,移除
        newspaper.removeSubscriber(li);
 
        newspaper.notifySubscribers("明天的报纸还是这个点到!!!");
    }
}

在这里插入图片描述