Java Q&A: 使用Observer模式

Java Q&A: 使用Observer模式

A：我想在自己的Java程序中使用Observer模式。基于此，能否提供某些示例代码来演示如何去做？

Q：正如面向对象编程有助于代码复用一样，设计模式可以促进设计复用。确实，设计模式可以让你复用那些正确的、成熟的设计。但近来，批评设计模式的声音越来越多。批评者指出，缺乏经验的开发者会很容易地掉进 "模式陷阱" 之中。

模式陷阱让缺乏经验的开发者迷失了方向。因而，他们在处理问题时不是去寻找可能存在的最好方案，而把最终目标集中在尽可能地实现更多的设计模式之上。在一些人看来，使用设计模式好象必然会带来良好的设计。按照这个逻辑，只要大量使用设计模式，就必然为你产生一个优秀的设计！然而现实中，这一观点却导致出许多毫无意义的设计--即使这个设计采用了多个设计模式。看来很遗憾，设计模式并不能保证良好的设计。

要想在设计中正确地运用一个设计模式，必须确保三个条件：

1. 弄清你的问题

2. 了解这个模式

3. 理解这个模式如何解决你的问题

首先，最重要的是条件1。如果不能完全地弄清你要解决的问题，何谈运用模式？

还要知道条件2：必须完全了解你想运用的模式。不了解它怎么能运用它？更重要的是，连一个模式做什么都不知道，又如何想到去用它？

最后一点，如果你不能清楚地说出模式将怎样解决你的问题（为什么这个模式合适），那还是放弃它。仅仅为了用模式本身而去用它，就会掉进模式陷阱之中。

我并不是在说提这个问题的读者也一定会掉进模式陷阱。但从提问的表达上来看，它很容易误导一些开发者去理解设计模式。我对这个提问的理解是，这位读者应该清楚自己需要解决的问题，也了解Observer模式，他/她只是不知道如何用Java来实现。

在给出一个Java示例之前，为了有助于其他读者也能理解，先简要介绍一下Observer模式。

简单来说，Observer模式让一个对象（观察者，Observer）去监视另一个对象（目标，Subject）；它使得目标和观察者之间建立一种 "发布--订阅"（publish-subscribe ）的关系。通过Observer模式，观察者可以向目标登记，表明自己要从目标接收事件。目标需要向观察者通知事件时，只是简单地将事件发给每一个观察者。

例如，有一个基于某种数据模型的电子表格。只要数据模型发生变化，电子表格就需要更新表格单元以及内嵌的图表。这个例子中，目标是数据模型，观察者是表格单元和图表。当观察者接收到数据模型已经变化的通知时，它们就更新自己。

Observer模式的好处是：它解除了观察者和目标之间的耦合关系。目标不需要知道它的观察者的任何信息。相反，目标只是允许观察者订阅事件。当目标产生一个事件时，它简单地将事件传给每一个观察者。

看看下面的Java示例：

public interface Subject {
      public void addObserver( Observer o );
      public void removeObserver( Observer o );
}

上面的代码中，Subject接口定义了两个方法（method），每个Subject都必须实现它们，以使Observer可以在Subject中增加或删除自身。

public interface Observer {
      public void update( Subject o );
}

Observer接口（如上）列出了一个方法（method），每个Observer都必须实现它，以使Subject可以发送更新消息给Observer。

下面看看Subject的一个简单的实现--IntegerDataBag：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;

public class IntegerDataBag implements Subject {

      private ArrayList list = new ArrayList();
      private ArrayList observers = new ArrayList();

      public void add( Integer i ) {
            list.add( i );
            notifyObservers();
      }

      public Iterator iterator() {
            return list.iterator();
      }

      public Integer remove( int index ) {
            if( index < list.size() ) {
                  Integer i = (Integer) list.remove( index );
                  notifyObservers();
                  return i;
            }
            return null;
      }

      public void addObserver( Observer o ) {
            observers.add( o );
      }

      public void removeObserver( Observer o ) {
            observers.remove( o );
      }

      private void notifyObservers() {
            // loop through and notify each observer
            Iterator i = observers.iterator();
            while( i.hasNext() ) {
                  Observer o = ( Observer ) i.next();
                  o.update( this );
            }
      }
}

IntegerDataBag适用于使用Integer的场合。IntegerDataBag也允许Observer增加和删除它们自身。

再看看两个Observer的实现--IntegerAdder和IntegerPrinter：

import java.util.Iterator;

public class IntegerAdder implements Observer {

      private IntegerDataBag bag;

      public IntegerAdder( IntegerDataBag bag ) {
            this.bag = bag;              
            bag.addObserver( this );
      }

      public void update( Subject o ) {
            if( o == bag ) {
                  System.out.println( "The contents of the IntegerDataBag have changed." );
                  int counter = 0;
                  Iterator i = bag.iterator();
                  while( i.hasNext() ) {
                        Integer integer = ( Integer ) i.next();
                        counter+=integer.intValue();
                  }
                  System.out.println( "The new sum of the integers is: " + counter );
            }
      }

}

import java.util.Iterator;

public class IntegerPrinter implements Observer {

      private IntegerDataBag bag;

      public IntegerPrinter( IntegerDataBag bag ) {
            this.bag = bag;              
            bag.addObserver( this );
      }

      public void update( Subject o ) {
            if( o == bag ) {
                  System.out.println( "The contents of the IntegerDataBag have changed." );
                  System.out.println( "The new contents of the IntegerDataBag contains:" );
                  Iterator i = bag.iterator();
                  while( i.hasNext() ) {
                        System.out.println( i.next() );
                  }
            }
      }

}

IntegerAdder和IntegerPrinter将自己作为观察者增加到IntegerDataBag。当IntegerAdder接收到一条更新消息时，它先统计bag中的总数，然后显示结果。同样，当IntegerPrinter接收到一条更新消息时，它打印出bag中的Interger。

下面是一个简单的main()，它使用了上面的几个类：

public class Driver {
      public static void main( String [] args ) {
            Integer i1 = new Integer( 1 ); Integer i2 = new Integer( 2 );
            Integer i3 = new Integer( 3 ); Integer i4 = new Integer( 4 );
            Integer i5 = new Integer( 5 ); Integer i6 = new Integer( 6 );
            Integer i7 = new Integer( 7 ); Integer i8 = new Integer( 8 );
            Integer i9 = new Integer( 9 );

            IntegerDataBag bag = new IntegerDataBag();
            bag.add( i1 ); bag.add( i2 ); bag.add( i3 ); bag.add( i4 );
            bag.add( i5 ); bag.add( i6 ); bag.add( i7 ); bag.add( i8 );

            IntegerAdder adder = new IntegerAdder( bag );
            IntegerPrinter printer = new IntegerPrinter( bag );

            // adder and printer add themselves to the bag

            System.out.println( "About to add another integer to the bag:" );
            bag.add( i9 );
            System.out.println("");
            System.out.println("About to remove an integer from the bag:");
            bag.remove( 0 );
      }
}

运行main，你将看到：

c:/javaworld/java Driver
About to add another integer to the bag:
The contents of the IntegerDataBag have changed.
The new sum of the intergers is: 45
The contents of the IntegerDataBag have changed.
The new contents of the IntegerDataBag contains:
1
2
3
4
5
6
7
8
9

About to remove an integer from the bag:
The contents of the IntegerDataBag have changed.
The new sum of the intergers is: 44
The contents of the IntegerDataBag have changed.
The new contents of the IntegerDataBag contains:
2
3
4
5
6
7
8
9

IntegerDataBag/IntegerAdder/IntegerPrinter是应用Observer模式的一个很简单的例子。Java本身有大量使用Observer模式的例子：AWT/Swing事件模型，还有java.util.Observer和java.util.Observable接口等，都是很好的例子。