Obeserver 模式

本文介绍了一种常用的设计模式——观察者模式,详细解释了其工作原理,并提供了Java代码示例。观察者模式允许一个对象(观察者)监视另一个对象(目标),并在目标状态改变时自动获得通知。

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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。

基本思想:两个接口,一个subject接口可以增加,删除obeserver,一个observer 接口定义subject变更时需要的相应动作eg:update()

   在具体的subject中维护一个observer List 来增加删除observer.

 在具体的observer中维护一个subject的引用,这样在subject内容变更时遍历他的observer list,调用每个observer的相应动作.

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 iArray = new Integer( Array );


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( iArray );

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

Array


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

Array


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。

### Observer设计模式的概念 Observer设计模式是一种行为型设计模式,用于定义对象间的一对多依赖关系。在这种模式下,当一个对象(称为目标或主题)的状态发生改变时,所有依赖于它的对象(称为观察者)都会自动收到通知并更新其状态[^4]。 这种模式的核心在于解耦目标和观察者之间的联系,从而提高系统的灵活性和可扩展性。通过引入中间层的通知机制,可以减少组件间的直接交互,使系统更加模块化。 --- ### Observer设计模式的组成 Observer模式主要由以下几个部分构成: 1. **Subject (目标)** 这是一个接口或基类,负责管理观察者的注册、移除以及通知操作。它可以维护一组观察者,并在自身状态变化时调用这些观察者的更新方法。 2. **ConcreteSubject (具体目标)** 它实现了 Subject 接口,并包含具体的业务逻辑。每当 ConcreteSubject 的状态发生变化时,它会通知所有的观察者。 3. **Observer (观察者)** 这是一个接口,定义了接收通知的方法。任何希望监听目标状态变化的对象都需要实现该接口。 4. **ConcreteObserver (具体观察者)** 实现了 Observer 接口的具体类,保存指向目标对象的引用以便获取最新状态,并执行相应的更新动作。 --- ### Observer设计模式的实现方式 以下是基于 Java 的 Observer 模式的一个简单实现示例: ```java // 定义Subject接口 public interface Subject { void registerObserver(Observer o); void removeObserver(Observer o); void notifyObservers(); } // 定义Observer接口 public interface Observer { void update(String message); } // 具体的目标类 public class ConcreteSubject implements Subject { private List<Observer> observers = new ArrayList<>(); private String state; @Override public void registerObserver(Observer o) { observers.add(o); // 注册观察者 } @Override public void removeObserver(Observer o) { observers.remove(o); // 移除观察者 } @Override public void notifyObservers() { for (Observer observer : observers) { // 遍历并通知所有观察者 observer.update(state); } } public void setState(String newState) { this.state = newState; // 更新状态 notifyObservers(); // 通知观察者 } } // 具体的观察者类 public class ConcreteObserver implements Observer { private String name; public ConcreteObserver(String name) { this.name = name; } @Override public void update(String message) { System.out.println(name + " 收到消息:" + message); // 处理通知 } } ``` 上述代码展示了如何创建一个简单的 Observer 模式框架。`ConcreteSubject` 类作为目标,负责管理观察者集合;`ConcreteObserver` 则响应来自目标的通知。 --- ### Observer设计模式的应用场景 #### 软件开发中的典型应用场景 1. **UI 组件与数据模型同步** 在图形用户界面中,许多控件都遵循 Observer 模式。例如,按钮点击事件触发后,多个订阅器会接收到通知并作出反应。 2. **日志记录系统** 当应用程序运行过程中产生新日志条目时,可以利用 Observer 模式将日志分发给不同的处理程序(如文件写入器、数据库存储器等)。这种方式有助于保持核心逻辑与日志功能分离[^3]。 3. **游戏引擎的消息传递** 游戏开发领域也广泛采用 Observer 模式来协调不同子系统的行为。比如玩家角色的生命值下降时,健康栏 UI 和音效播放器都可以成为此事件的观察者[^2]。 4. **全球化软件设计** 对于支持多语言或多区域设置的应用来说,Observer 模式可以帮助动态调整显示内容而不需重启整个程序。例如,切换语言包之后,所有受影响的部分都能即时刷新以反映最新的翻译结果。 --- ### 总结 Observer设计模式提供了灵活且高效的解决方案,适用于需要维持低耦合度的各种场合。无论是传统的桌面应用还是现代的游戏架构,这一经典模式均展现了强大的适应能力及其价值所在。 ---
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