简说设计模式——观察者模式
一、什么是观察者模式
观察者一般可以看做是第三者，比如在学校上自习的时候，大家肯定都有过交头接耳、各种玩耍的经历，这时总会有一个“放风”的小伙伴，当老师即将出现时及时“通知”大家老师来了。再比如，拍卖会的时候，大家相互叫价，拍卖师会观察最高标价，然后通知给其它竞价者竞价，这就是一个观察者模式。
对于观察者模式而言，肯定有观察者和被观察者之分。比如在一个目录下建立一个文件，这时系统会通知目录管理器增加目录，并通知磁盘减少空间，在这里，文件就是观察者，目录管理器和磁盘就是被观察者。
观察者模式（Observer），又叫发布-订阅模式（Publish/Subscribe），定义对象间一种一对多的依赖关系，使得每当一个对象改变状态，则所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。UML结构图如下：
其中，Subject类是主题，它把所有对观察者对象的引用文件存在了一个聚集里，每个主题都可以有任何数量的观察者。抽象主题提供了一个接口，可以增加和删除观察者对象；Observer类是抽象观察者，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；ConcreteSubject类是具体主题，将有关状态存入具体观察者对象，在具体主题内部状态改变时，给所有登记过的观察者发出通知；ConcreteObserver是具体观察者，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相协同。
1. 主题Subject
首先定义一个观察者数组，并实现增、删及通知操作。它的职责很简单，就是定义谁能观察，谁不能观察，用Vector是线程同步的，比较安全，也可以使用ArrayList，是线程异步的，但不安全。
1 public class Subject {
2
3 //观察者数组
4 private Vector<Observer> oVector = new Vector<>();
5
6 //增加一个观察者
7 public void addObserver(Observer observer) {
8 this.oVector.add(observer);
9 }
10
11 //删除一个观察者
12 public void deleteObserver(Observer observer) {
13 this.oVector.remove(observer);
14 }
15
16 //通知所有观察者
17 public void notifyObserver() {
18 for(Observer observer : this.oVector) {
19 observer.update();
20 }
21 }
22
23 }
2. 抽象观察者Observer
观察者一般是一个接口，每一个实现该接口的实现类都是具体观察者。
1 public interface Observer {
2 //更新
3 public void update();
4 }
3. 具体主题
继承Subject类，在这里实现具体业务，在具体项目中，该类会有很多变种。
1 public class ConcreteSubject extends Subject {
2
3 //具体业务
4 public void doSomething() {
5 //...
6 super.notifyObserver();
7 }
8
9 }
4. 具体观察者
实现Observer接口。
1 public class ConcreteObserver implements Observer {
2
3 @Override
4 public void update() {
5 System.out.println("收到消息，进行处理");
6 }
7
8 }
5. Client客户端
首先创建一个被观察者，然后定义一个观察者，将该被观察者添加到该观察者的观察者数组中，进行测试。
1 public class Client {
2
3 public static void main(String[] args) {
4 //创建一个主题
5 ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();
6 //定义一个观察者
7 Observer observer = new ConcreteObserver();
8 //观察
9 subject.addObserver(observer);
10 //开始活动
11 subject.doSomething();
12 }
13
14 }
运行结果如下：
二、观察者模式的应用
1. 何时使用
- 一个对象状态改变，所有的依赖对象都将得到通知
2. 方法
- 使用面向对象技术
3. 优点
- 观察者和被观察者是抽象耦合的
- 建立了一套触发机制
4. 缺点
- 如果一个被观察者对象有很多的直接和间接的观察者的话，将所有的观察者都通知到会花费很多时间
- 如果观察者和观察目标间有循环依赖，可能导致系统崩溃
- 没有相应的机制让观察者知道所观察的目标对象是怎么发生变化的
5. 使用场景
- 关联行为场景
- 事件多级触发场景
- 跨系统的消息变换场景，如消息队列的处理机制
6. 应用实例
- 手机丢了，委托别人给其他人发消息通知
- 通知老师/老板来了
- 拍卖，拍卖师观察最高标价，然后通知给其它竞价者竞价
- 在一个目录下建立一个文件，会同时通知目录管理器增加目录，并通知磁盘减少空间，文件是被观察者，目录管理器和磁盘管理器是观察者
- 猫叫了一声，吓着了老鼠，也惊到了主人，猫是被观察者，老鼠和人是观察者
7. 注意事项
- 避免循环引用
- 如果顺序执行，某一观察者错误会导致系统卡壳，一般采用异步方式
三、观察者模式的实现
下面举一个具体实例，假设上班时间有一部分同事在看股票，一部分同事在看NBA，这时老板回来了，前台通知了部分同事老板回来了，这些同事及时关闭了网页没被发现，而没被通知到的同事被抓了个现行，被老板亲自“通知”关闭网页，UML图如下：
1. 通知者接口
1 public interface Subject {
2
3 //增加
4 public void attach(Observer observer);
5 //删除
6 public void detach(Observer observer);
7 //通知
8 public void notifyObservers();
9
10 //状态
11 public void setAction(String action);
12 public String getAction();
13
14 }
2. 观察者
1 public abstract class Observer {
2
3 protected String name;
4 protected Subject subject;
5
6 public Observer(String name, Subject subject) {
7 this.name = name;
8 this.subject = subject;
9 }
10
11 public abstract void update();
12
13 }
3. 具体通知者
前台Secretary和老板Boss作为具体通知者，实现Subject接口。这里只给出Secretary类的代码，Boss类与之类似。
1 public class Secretary implements Subject {
2
3 //同事列表
4 private List<Observer> observers = new LinkedList<>();
5 private String action;
6
7 //添加
8 @Override
9 public void attach(Observer observer) {
10 observers.add(observer);
11 }
12
13 //删除
14 @Override
15 public void detach(Observer observer) {
16 observers.remove(observer);
17 }
18
19 //通知
20 @Override
21 public void notifyObservers() {
22 for(Observer observer : observers) {
23 observer.update();
24 }
25 }
26
27 //前台状态
28 @Override
29 public String getAction() {
30 return action;
31 }
32
33 @Override
34 public void setAction(String action) {
35 this.action = action;
36 }
37
38 }
4. 具体观察者
StockObserver是看股票的同事，NBAObserver是看NBA的同事，作为具体观察者，继承Observer类。这里只给出StockObserver类的代码，NBAObserver类与之类似。
1 public class StockObserver extends Observer {
2
3 public StockObserver(String name, Subject subject) {
4 super(name, subject);
5 }
6
7 @Override
8 public void update() {
9 System.out.println(subject.getAction() + "\n" + name + "关闭股票行情，继续工作");
10 }
11
12 }
5. 前台作为通知者进行通知（Client）
前台作为通知者，通知观察者。这里添加adam和tom到通知列表，并从通知列表中删除了adam，测试没在通知列表中的对象不会收到通知。
1 public class Client {
2
3 public static void main(String[] args) {
4 //前台为通知者
5 Secretary secretary = new Secretary();
6
7 StockObserver observer = new StockObserver("adam", secretary);
8 NBAObserver observer2 = new NBAObserver("tom", secretary);
9
10 //前台通知
11 secretary.attach(observer);
12 secretary.attach(observer2);
13
14 //adam没被前台通知到，所以被老板抓了个现行
15 secretary.detach(observer);
16
17 //老板回来了
18 secretary.setAction("小心！Boss回来了！");
19 //发通知
20 secretary.notifyObservers();
21 }
22
23 }
运行结果如下，只有tom接收到了通知：
6. 老板作为通知者进行通知（Client）
老板作为通知者，通知观察者。这里将tom从老板的通知列表中移除，老板只通知到了adam。
1 public class Client {
2
3 public static void main(String[] args) {
4 //老板为通知者
5 Boss boss = new Boss();
6
7 StockObserver observer = new StockObserver("adam", boss);
8 NBAObserver observer2 = new NBAObserver("tom", boss);
9
10 //老板通知
11 boss.attach(observer);
12 boss.attach(observer2);
13
14 //tom没被老板通知到，所以不用挨骂
15 boss.detach(observer2);
16
17 //老板回来了
18 boss.setAction("咳咳，我大Boss回来了！");
19 //发通知
20 boss.notifyObservers();
21 }
22
23 }
运行结果如下，只有adam挨骂了：
当一个对象的改变需要同时改变其它对象，并且它不知道具体有多少对象有待改变的时候，应该考虑使用观察者模式。
而使用观察者模式的动机在于：将一个系统分割成一系列相互协作的类有一个很不好的副作用，就是需要维护相关对象间的一致性，我们不希望为了维持一致性而使各类紧密耦合，这样会给维护、扩展和重用都带来不便，而观察者模式所做的工作就是在解除耦合。