定义

观察者(Observer)模式的定义:指多个对象间存在一对多的依赖关系,当一个对象的状态发生改变时,所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。这种模式有时又称作发布-订阅模式、模型-视图模式,它是对象行为型模式。

结构

观察者模式的主要角色如下。

  1. 抽象主题(Subject)角色:也叫抽象目标类,它提供了一个用于保存观察者对象的聚集类和增加、删除观察者对象的方法,以及通知所有观察者的抽象方法。
  2. 具体主题(Concrete Subject)角色:也叫具体目标类,它实现抽象目标中的通知方法,当具体主题的内部状态发生改变时,通知所有注册过的观察者对象。
  3. 抽象观察者(Observer)角色:它是一个抽象类或接口,它包含了一个更新自己的抽象方法,当接到具体主题的更改通知时被调用。
  4. 具体观察者(Concrete Observer)角色:实现抽象观察者中定义的抽象方法,以便在得到目标的更改通知时更新自身的状态。

类图

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代码实现

抽象观察者Observer

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public interface Observer {

void response();

}

具体观察者1ConcreteObserver1

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public class ConcreteObserver1 implements Observer{
@Override
public void response() {
System.out.println("接收到通知,观察者1做出反应...");
}
}

具体观察者1ConcreteObserver2

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public class ConcreteObserver2 implements Observer{
@Override
public void response() {
System.out.println("接收到通知,观察者2做出反应。。。");
}
}

抽象目标Subject

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public abstract class Subject {

//保存所有观察者
List<Observer> list;

public Subject() {
list = new ArrayList<>();
}

//添加观察者
public void add(Observer observer) {
list.add(observer);
}

//删除观察者
public void remove(Observer observer) {
list.remove(observer);
}

//抽象的通知观察者方法,留给子类实现
public abstract void notifyObserver();
}

具体目标Concrete Subject

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public class ConcreteSubject extends Subject{

@Override
public void notifyObserver() {
List<Observer> observers = this.list;
for (Observer observer: observers) {
observer.response();
}
}
}

测试代码

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public static void main(String[] args) {
Observer observer1 = new ConcreteObserver1();
Observer observer2 = new ConcreteObserver2();
ConcreteSubject concreteSubject = new ConcreteSubject();
concreteSubject.add(observer1);
concreteSubject.add(observer2);
concreteSubject.notifyObserver();
}

测试截图

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模式的应用实例

利用观察者模式设计一个学校铃声的事件处理程序。

分析:在本实例中,学校的“铃”是事件源和目标,“老师”和“学生”是事件监听器和具体观察者,“铃声”是事件类。学生和老师来到学校的教学区,都会注意学校的铃,这叫事件绑定;当上课时间或下课时间到,会触发铃发声,这时会生成“铃声”事件;学生和老师听到铃声会开始上课或下课,这叫事件处理。这个实例非常适合用观察者模式实现,下图给出了学校铃声的事件模型。

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现在用“观察者模式”来实现该事件处理模型。

  1. 定义一个铃声事件(RingEvent)类,它记录了铃声的类型(上课铃声/下课铃声)。
  2. 定义一个学校的铃(BellEventSource)类,它是事件源,是观察者目标类,该类里面包含了监听器容器 listener,可以绑定监听者(学生或老师),并且有产生铃声事件和通知所有监听者的方法。
  3. 定义铃声事件监听者(BellEventListener)类,它是抽象观察者,它包含了铃声事件处理方法 heardBell(RingEvent e)。
  4. 定义老师类(TeachEventListener)和学生类(StuEventListener),它们是事件监听器,是具体观察者,听到铃声会去上课或下课。图 4 给出了学校铃声事件处理程序的结构。

类图

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代码实现

铃声事件RingEvent

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public class RingEvent extends EventObject {

//铃声的类型,true为上课铃,false为下课铃
private boolean sound;

public RingEvent(Object source, boolean sound) {
super(source);
this.sound = sound;
}

public boolean getSound() {
return sound;
}

public void setSound(boolean sound) {
this.sound = sound;
}
}

铃声事件监听者BellEventListener

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public interface BellEventListener {

//该方法规定了当有铃声事件RingEvent传来时该怎么处理
void heardBell(RingEvent event);

}

事件监听器老师类TeachEventListener

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public class TeachEventListener implements BellEventListener{
@Override
public void heardBell(RingEvent event) {
if(event.getSound()){
System.out.println("老师上课了....");
}else{
System.out.println("老师下课了....");
}
}
}

事件监听器老师类StuEventListener

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public class StuEventListener implements BellEventListener{
@Override
public void heardBell(RingEvent event) {
if(event.getSound()){
System.out.println("学生上课了...");
}else{
System.out.println("学生下课了...");
}
}
}

事件源BellEventSource

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public class BellEventSource {

List<BellEventListener> listeners;

public BellEventSource(){
listeners = new ArrayList<>();
}

//添加铃声事件
public void addPersonListener(BellEventListener listener){
listeners.add(listener);
}

//响铃
public void ring(boolean sound){
String type = sound?"上课铃":"下课铃";
System.out.println(type+"响了!");
RingEvent ringEvent = new RingEvent(this, sound);
notifies(ringEvent);
}

//触发铃声事件
public void notifies(RingEvent event){
Iterator<BellEventListener> listenerIterator = listeners.iterator();
while(listenerIterator.hasNext()){
BellEventListener listener = listenerIterator.next();
listener.heardBell(event);
}
}
}

测试代码

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public static void main(String[] args) {
//铃声(事件源)
BellEventSource bellEventSource = new BellEventSource();

//注册监听器(老师)
bellEventSource.addPersonListener(new TeachEventListener());

//注册监听器(学生)
bellEventSource.addPersonListener(new StuEventListener());

//打上课铃
bellEventSource.ring(true);

System.out.println("*************************************");

//打下课铃声
bellEventSource.ring(false);
}

测试截图

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优点

观察者模式是一种对象行为型模式,其主要优点如下。

  1. 降低了目标与观察者之间的耦合关系,两者之间是抽象耦合关系。符合依赖倒置原则。
  2. 目标与观察者之间建立了一套触发机制。

缺点

它的主要缺点如下。

  1. 目标与观察者之间的依赖关系并没有完全解除,而且有可能出现循环引用。
  2. 当观察者对象很多时,通知的发布会花费很多时间,影响程序的效率。

适用场景

通过前面的分析与应用实例可知观察者模式适合以下几种情形。

  1. 对象间存在一对多关系,一个对象的状态发生改变会影响其他对象。
  2. 当一个抽象模型有两个方面,其中一个方面依赖于另一方面时,可将这二者封装在独立的对象中以使它们可以各自独立地改变和复用。
  3. 实现类似广播机制的功能,不需要知道具体收听者,只需分发广播,系统中感兴趣的对象会自动接收该广播。
  4. 多层级嵌套使用,形成一种链式触发机制,使得事件具备跨域(跨越两种观察者类型)通知。