Java设计模式十五观察者模式 (Observer Pattern)

十方来财

于 2025-01-23 22:39:20 发布

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分类专栏：设计模式文章标签： java 设计模式观察者模式

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观察者模式 (Observer Pattern)

观察者模式是一种行为型设计模式，它定义了一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生变化时，所有依赖于它的对象（即观察者）都会得到通知并自动更新。观察者模式常用于事件处理系统、发布/订阅模式等场景中。

1. 观察者模式的组成

观察者模式主要由以下角色组成：

Subject（主题或被观察者）： 被观察的对象，它保持所有观察者的列表，并在自身状态变化时通知所有观察者。
Observer（观察者）： 接受通知并根据主题的变化更新自己状态的对象。每个观察者都需要实现一个更新方法，用来响应主题的变化。
ConcreteSubject（具体主题）： 具体的被观察者，它实现了主题接口并通知观察者更新。
ConcreteObserver（具体观察者）： 具体的观察者，它对主题的变化作出反应，通常是更新自身的状态。

2. 观察者模式的工作流程

观察者对象向主题（被观察者）注册自己。
主题对象维护一个观察者列表。
当主题状态发生变化时，它会通知所有注册的观察者。
观察者对象接收到通知后，更新自己的状态。

3. 观察者模式的实现

场景示例：天气预报系统

假设我们有一个天气预报系统，其中有多个用户（观察者）想要实时接收天气变化的通知。我们可以使用观察者模式来实现这个功能。

1) 定义观察者接口

观察者接口包含一个update方法，用于接收主题的通知。

// 观察者接口
public interface Observer {
    void update(String weather);
}

2) 定义主题接口

主题接口包含添加、移除观察者的方法和通知观察者的方法。

// 主题接口
public interface Subject {
    void addObserver(Observer observer);
    void removeObserver(Observer observer);
    void notifyObservers();
}

3) 定义具体主题（WeatherStation）

ConcreteSubject 实现了 Subject 接口，并在状态发生变化时通知所有观察者。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

// 具体主题
public class WeatherStation implements Subject {
    private List<Observer> observers = new ArrayList<>();
    private String weather;

    // 添加观察者
    @Override
    public void addObserver(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }

    // 移除观察者
    @Override
    public void removeObserver(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }

    // 通知所有观察者
    @Override
    public void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(weather);
        }
    }

    // 设置天气并通知观察者
    public void setWeather(String weather) {
        this.weather = weather;
        notifyObservers();
    }
}

4) 定义具体观察者（PhoneDisplay 和 DesktopDisplay）

每个观察者会在接收到通知时更新自己的状态。

// 具体观察者1：手机显示
public class PhoneDisplay implements Observer {
    private String weather;

    @Override
    public void update(String weather) {
        this.weather = weather;
        display();
    }

    public void display() {
        System.out.println("Phone Display: Current weather is " + weather);
    }
}

// 具体观察者2：桌面显示
public class DesktopDisplay implements Observer {
    private String weather;

    @Override
    public void update(String weather) {
        this.weather = weather;
        display();
    }

    public void display() {
        System.out.println("Desktop Display: Current weather is " + weather);
    }
}

5) 客户端代码

在客户端代码中，创建主题对象和观察者对象，并注册观察者。

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建天气站（主题）
        WeatherStation weatherStation = new WeatherStation();
        
        // 创建观察者
        Observer phoneDisplay = new PhoneDisplay();
        Observer desktopDisplay = new DesktopDisplay();
        
        // 注册观察者
        weatherStation.addObserver(phoneDisplay);
        weatherStation.addObserver(desktopDisplay);
        
        // 更新天气，通知所有观察者
        weatherStation.setWeather("Sunny");
        weatherStation.setWeather("Rainy");
    }
}

运行结果：

Phone Display: Current weather is Sunny
Desktop Display: Current weather is Sunny
Phone Display: Current weather is Rainy
Desktop Display: Current weather is Rainy