Java二十三种设计模式-观察者模式（15/23）_java 观察模式

作者：IT小白 | 2024-08-16 20:54:15

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java 观察模式

观察者模式：实现对象间的松耦合通知机制

引言

在当今的软件开发领域，设计模式已成为创建可维护、可扩展和可重用代码的基石。在众多设计模式中，观察者模式以其独特的能力，实现对象间的松耦合通信而脱颖而出。本文将深入探讨观察者模式，一种允许对象状态变更自动通知依赖对象的行为型设计模式。我们将从其基本定义入手，阐释为何在现代软件架构中观察者模式至关重要，包括它如何实现解耦、动态交互和广播通信。接下来，文章将详细介绍观察者模式的组成部分，并通过Java代码示例展示其实现。此外，将讨论观察者模式的使用场景、优点与缺点，以及与其他设计模式的比较，最终提供一系列最佳实践和建议，以指导读者在适合的场景下有效运用观察者模式。无论您是资深架构师还是初出茅庐的开发者，本文都将为您提供宝贵的洞见，帮助您在构建复杂系统时做出更明智的设计选择。

基础知识，java设计模式总体来说设计模式分为三大类：

（1）创建型模式，共5种：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。

（2）结构型模式，共7种：适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。

（3）行为型模式，共11种：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。

第一部分：观察者模式概述

1.1 定义与用途

观察者模式的基本定义

观察者模式（Observer Pattern）是一种行为型设计模式，主要用于实现对象间的一对多通信。当一个对象的状态发生变化时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。

观察者模式是一种行为型设计模式，它定义了对象之间的一对多依赖关系，当一个对象状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。这种模式主要用于实现分布式系统中的对象通信。

解释为何需要观察者模式

解耦：观察者模式可以将观察者和主题之间的依赖关系降至最低，实现松耦合。
动态交互：允许对象在运行时动态地添加或移除观察者，增加了系统的灵活性。
广播通信：当主题对象状态发生变化时，可以自动通知所有注册的观察者，实现广播通信。

1.2 观察者模式的组成

主题（Subject）

定义：主题是观察者模式的核心，它维护了一系列观察者对象，并在状态发生改变时通知它们。
职责：提供注册、移除和通知观察者的方法。

观察者（Observer）

定义：观察者是一个接口，定义了观察者对象接收通知时需要实现的方法。
职责：在接收到主题的通知后，更新自己的状态。

具体主题（Concrete Subject）

定义：具体主题实现了主题接口，包含状态信息，并在状态改变时通知观察者。
职责：存储状态信息，并在状态变化时调用观察者对象的更新方法。

具体观察者（Concrete Observer）

定义：具体观察者实现了观察者接口，根据主题的当前状态进行相应操作。
职责：接收来自主题的通知，并根据通知更新自己的状态或执行特定行为。

客户端（Client）

角色：创建具体的观察者和主题对象，并将观察者注册到主题中。
职责：组织主题和观察者之间的关联，但不参与它们之间的通信。

角色之间的交互

注册与移除：观察者可以注册到主题中，也可以从主题中移除。
状态变更通知：当具体主题的状态发生变化时，它会通知所有注册的观察者。
更新行为：具体观察者接收到通知后，根据主题的当前状态执行更新行为。

观察者模式通过定义清晰的主题和观察者角色，以及它们之间的交互方式，实现了对象间的松耦合和动态通信。在下一部分中，我们将通过Java代码示例来展示观察者模式的具体实现。

第二部分：观察者模式的实现

2.1 Java实现示例

以下是使用Java语言实现观察者模式的代码示例。在这个示例中，我们将创建一个天气监测系统，其中WeatherData是主题，负责通知观察者天气变化；CurrentConditionsDisplay是观察者，根据接收到的天气信息更新显示。


// 观察者接口
interface Observer {
    void update(float temperature, float humidity, float pressure);
}
 
// 主题接口
interface Subject {
    void registerObserver(Observer o);
    void removeObserver(Observer o);
    void notifyObservers();
}
 
// 具体主题
class WeatherData implements Subject {
    private List<Observer> observers;
    private float temperature;
    private float humidity;
    private float pressure;
 
    public WeatherData() {
        observers = new ArrayList<>();
    }
 
    @Override
    public void registerObserver(Observer o) {
        observers.add(o);
    }
 
    @Override
    public void removeObserver(Observer o) {
        int i = observers.indexOf(o);
        if (i >= 0) {
            observers.remove(i);
        }
    }
 
    @Override
    public void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(temperature, humidity, pressure);
        }
    }
 
    public void measurementsChanged() {
        notifyObservers();
    }
 
    public void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure) {
        this.temperature = temperature;
        this.humidity = humidity;
        this.pressure = pressure;
        measurementsChanged();
    }
}
 
// 具体观察者
class CurrentConditionsDisplay implements Observer {
    @Override
    public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {
        System.out.println("Current conditions: " +
                "Temp: " + temperature + "F, " +
                "Humidity: " + humidity + "%, " +
                "Pressure: " + pressure + " mb");
    }
}
 
// 客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        WeatherData weatherData = new WeatherData();
        CurrentConditionsDisplay currentConditionsDisplay = new CurrentConditionsDisplay();
 
        weatherData.registerObserver(currentConditionsDisplay);
 
        // 模拟天气数据变化
        weatherData.setMeasurements(80.6f, 65.0f, 30.4f);
    }
}