【设计模式】用Java实现观察者模式_java观察者模式的实现

一.观察者模式介绍与使用场景

观察者模式是一种行为设计模式，用于实现对象之间的发布-订阅机制。在该模式中，存在一个主题对象（被观察者），它维护了一个观察者列表，并在自身状态发生改变时通知所有观察者。观察者对象订阅主题对象的状态变化，并在收到通知后执行相应的操作。

观察者模式通常由以下几个角色组成：

• 主题（Subject）：主题是被观察的对象，它维护了一组观察者，并提供了用于添加、删除和通知观察者的方法。

• 观察者（Observer）：观察者是订阅主题对象的对象，它定义了接收通知和执行相应操作的方法。

观察者模式的核心思想是将主题和观察者解耦，使得它们可以独立变化。主题对象在状态发生变化时，会自动通知观察者对象，而无需观察者主动轮询状态变化。

使用场景：

• 当一个对象的状态变化需要通知其他对象，并且不希望主动耦合到这些对象时，观察者模式非常有用。通过将观察者注册到主题对象，主题对象在状态变化时会自动通知观察者，而无需观察者主动轮询状态变化。

• 当一个对象的状态变化可能会引起其他多个对象的更新或处理时，观察者模式可以帮助我们实现对象间的解耦。观察者模式使得主题对象和观察者对象之间的关系变得灵活，可以随时添加、移除或替换观察者，而不影响其他对象的行为。

• 当系统中存在一对多的依赖关系，一个对象的变化需要通知多个对象时，观察者模式能够提供一种简单且可扩展的设计方案。主题对象充当发布者，而观察者对象充当订阅者，它们之间形成了一种松耦合的发布-订阅机制。

• 当需要在不同层级或模块之间进行消息传递和事件处理时，观察者模式可以帮助我们实现这种通信机制。主题对象作为事件源，观察者对象作为事件处理者，它们之间通过事件通知进行交互。

总结，观察者模式适用于以下情况：

• 一个对象的状态变化需要通知其他对象，并且不希望主动耦合到这些对象。
• 一个对象的状态变化可能会引起其他多个对象的更新或处理。
• 系统中存在一对多的依赖关系，一个对象的变化需要通知多个对象。
• 需要在不同层级或模块之间进行消息传递和事件处理。

通过使用观察者模式，我们可以实现对象间的解耦，提高系统的可维护性和扩展性。同时，观察者模式也符合开闭原则，因为可以动态添加和移除观察者，而无需修改主题对象的代码。

二.观察者模式实现

下面我们用一个简单的demo来描述一下观察者模式：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
 
// 主题 - 被观察者
interface Subject {
    void registerObserver(Observer observer);
    void removeObserver(Observer observer);
    void notifyObservers();
}
 
// 具体主题 - 商品
class Product implements Subject {
    private List<Observer> observers;
    private String name;
    
    public Product(String name) {
        this.observers = new ArrayList<>();
        this.name = name;
    }
    
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
        notifyObservers();
    }
    
    public String getName() {
        return name;
    }
    
    public void registerObserver(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }
    
    public void removeObserver(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }
    
    public void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(this);
        }
    }
}
 
// 观察者
interface Observer {
    void update(Subject subject);
}
 
// 具体观察者 - 用户
class User implements Observer {
    private String name;
    
    public User(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    public void update(Subject subject) {
        if (subject instanceof Product) {
            Product product = (Product) subject;
            System.out.println(name + " received a notification: " + product.getName() + " is now available.");
        }
    }
}
 
// 使用示例
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建主题对象
        Product product = new Product("iPhone 13");
 
        // 创建观察者对象
        User user1 = new User("John");
        User user2 = new User("Alice");
 
        // 注册观察者
        product.registerObserver(user1);
        product.registerObserver(user2);
 
        // 修改主题状态并通知观察者
        product.setName("iPhone 14");
    }
}

在上述示例中，我们模拟了一个商品发布订阅的场景。主题对象 Product 是被观察的对象，用户对象 User 是观察者。当商品名称发生变化时，主题对象会通知所有观察者对象。

通过 Subject 接口，主题对象提供了注册、移除和通知观察者的方法。具体主题类 Product 实现了主题接口，并维护了观察者列表。在商品名称发生变化时，它会调用 notifyObservers() 方法，遍历观察者列表并调用观察者的 update() 方法。

观察者类 User 实现了观察者接口，并定义了收到通知后的具体操作。在 Main 类的 main 方法中，我们创建了一个商品对象和两个用户对象，并注册用户对象为观察者。当商品名称变化时，观察者会收到通知并执行相应的操作。

通过使用观察者模式，我们能够实现对象之间的松耦合关系，使得主题对象和观察者对象可以独立变化。主题对象无需关心具体的观察者，只需通知它们即可。同时，观察者模式也使得我们能够轻松地添加、移除和管理观察者，以满足动态变化的需求。