一、观察者模式概述

1.1 什么是观察者模式

观察者模式（Observer Pattern）是一种行为型设计模式，它定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。这个主题对象在状态发生变化时，会通知所有观察者对象，使它们能够自动更新自己。

观察者模式包含以下角色：

主题（Subject）：被观察的对象，维护一个观察者列表，提供添加、删除和通知观察者的方法。
观察者（Observer）：观察主题对象的状态变化，实现 Update 方法来更新自己的状态。
具体主题（ConcreteSubject）：继承自抽象主题，实现具体业务逻辑。
具体观察者（ConcreteObserver）：继承自抽象观察者，实现具体业务逻辑。
使用观察者模式可以使得系统更加灵活、可扩展，减少各个模块之间的耦合度。

1.2 简单实现观察者模式

Java观察者模式是一种行为设计模式，它定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。这个主题对象在状态发生变化时，会通知所有观察者对象，使它们能够自动更新自己。

以下是一个简单的Java观察者模式实现：

首先，创建一个观察者接口Observer，包含一个update方法，用于在主题状态发生变化时更新观察者的状态：

public interface Observer {void update(String message);
}

然后，创建一个主题接口Subject，包含添加、删除和通知观察者的方法：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public interface Subject {void addObserver(Observer observer);void removeObserver(Observer observer);void notifyObservers(String message);
}

接下来，创建一个具体的主题类ConcreteSubject，实现Subject接口：

public class ConcreteSubject implements Subject {private List<Observer> observers = new ArrayList<>();private String state;@Overridepublic void addObserver(Observer observer) {observers.add(observer);}@Overridepublic void removeObserver(Observer observer) {observers.remove(observer);}@Overridepublic void notifyObservers(String message) {for (Observer observer : observers) {observer.update(message);}}public void setState(String state) {this.state = state;notifyObservers("State changed to: " + state);}
}

最后，创建一个具体的观察者类ConcreteObserver，实现Observer接口：

public class ConcreteObserver implements Observer {private String name;private String state;public ConcreteObserver(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void update(String message) {System.out.println(name + " received message: " + message);state = message;}
}

使用示例:

public class Main {public static void main(String[] args) {ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();Observer observer1 = new ConcreteObserver("Observer1");Observer observer2 = new ConcreteObserver("Observer2");Observer observer3 = new ConcreteObserver("Observer3");subject.addObserver(observer1);subject.addObserver(observer2);subject.addObserver(observer3);subject.setState("New State");}
}

运行上述代码，可以看到三个观察者对象分别接收到了主题状态变化的通知。

1.3 使用观察者模式的注意事项

• 1、主题对象和观察者对象的耦合度要尽可能低，避免出现循环引用的情况。
• 2、主题对象的通知方式要保持一致，避免出现通知失败或者丢失的情况。
• 3、观察者对象的 Update 方法的实现要避免过于复杂，尽量保持简单易懂。
• 4、在添加、删除观察者对象时要考虑到线程安全问题，可以使用同步机制来保证线程安全。
• 5、当主题对象的状态变化较为频繁时，可能会导致大量的通知操作，从而影响系统的性能。在这种情况下可以考虑使用异步消息队列等技术来优化性能。

二、观察者模式的用途

• 1、实现了对象之间的解耦。主题对象和观察者对象的耦合度尽可能低，避免了循环引用的情况。
• 2、支持一种一对多的依赖关系。一个主题对象状态改变时，所有依赖于它的观察者对象都会被自动通知并更新。
• 3、帮助编写更加松耦合的代码及实现事件的广播通知。尤其在主题对象的状态变化较为频繁时，通过使用观察者模式，可以避免大量的通知操作影响系统性能。
• 4、适用于多种场景，包括但不限于GUI应用程序、事件处理系统等。如在Java自带的观察者模式中，JDK提供了Observer接口作为监听者，Observable类作为观察者的实现。
• 5、对高度协作提供了支持。当一个对象（目标对象）的状态发生改变时，所有的依赖对象（观察者对象）都将得到通知，进行广播通知。

三、观察者模式实现方式

3.1 使用接口实现观察者模式

观察者模式是一种行为设计模式，它定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。当主题对象的状态发生变化时，所有依赖于它的观察者对象都会得到通知并自动更新。

下面是使用 Java 接口实现观察者模式的示例代码：

// 定义观察者接口
interface Observer {void update(String message);
}// 定义主题接口
interface Subject {void addObserver(Observer observer);void removeObserver(Observer observer);void notifyObservers();
}// 具体主题类
class ConcreteSubject implements Subject {private List<Observer> observers = new ArrayList<>();private String state;public void setState(String state) {this.state = state;notifyObservers();}@Overridepublic void addObserver(Observer observer) {observers.add(observer);}@Overridepublic void removeObserver(Observer observer) {observers.remove(observer);}@Overridepublic void notifyObservers() {for (Observer observer : observers) {observer.update(state);}}
}// 具体观察者类
class ConcreteObserver implements Observer {private String name;public ConcreteObserver(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void update(String message) {System.out.println("Observer " + name + " received message: " + message);}
}// 测试代码
public class Main {public static void main(String[] args) {ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();Observer observer1 = new ConcreteObserver("A");Observer observer2 = new ConcreteObserver("B");Observer observer3 = new ConcreteObserver("C");subject.addObserver(observer1);subject.addObserver(observer2);subject.addObserver(observer3);subject.setState("New State");}
}

在上面的示例中，我们首先定义了两个接口 Observer 和 Subject，分别表示观察者和主题。然后，我们创建了一个具体的主题类 ConcreteSubject，它实现了 Subject 接口，并维护了一个观察者列表。当主题的状态发生变化时，它会调用 notifyObservers 方法通知所有的观察者。我们还创建了一个具体的观察者类 ConcreteObserver，它实现了 Observer 接口，并在接收到通知时打印一条消息。最后，在测试代码中，我们创建了一个主题对象和三个观察者对象，并将它们添加到主题的观察者列表中。当我们设置主题的状态时，所有的观察者都会收到通知并打印出相应的消息。

3.2 使用抽象类和具体子类实现观察者模式

观察者模式是一种行为设计模式，它定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。当主题对象的状态发生变化时，所有依赖于它的观察者对象都会得到通知并自动更新。

下面是使用抽象类和具体子类实现观察者模式的示例代码：

// 定义观察者接口
interface Observer {void update(String message);
}// 定义主题接口
interface Subject {void addObserver(Observer observer);void removeObserver(Observer observer);void notifyObservers();
}// 具体主题类
class ConcreteSubject implements Subject {private List<Observer> observers = new ArrayList<>();private String state;public void setState(String state) {this.state = state;notifyObservers();}@Overridepublic void addObserver(Observer observer) {observers.add(observer);}@Overridepublic void removeObserver(Observer observer) {observers.remove(observer);}@Overridepublic void notifyObservers() {for (Observer observer : observers) {observer.update(state);}}
}// 具体观察者类A
class ConcreteObserverA implements Observer {private String name;public ConcreteObserverA(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void update(String message) {System.out.println("Observer A received message: " + message);}
}// 具体观察者类B
class ConcreteObserverB implements Observer {private String name;public ConcreteObserverB(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void update(String message) {System.out.println("Observer B received message: " + message);}
}// 测试代码
public class Main {public static void main(String[] args) {ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();Observer observerA = new ConcreteObserverA("A");Observer observerB = new ConcreteObserverB("B");subject.addObserver(observerA);subject.addObserver(observerB);subject.setState("New State");}
}

在上面的示例中，我们首先定义了观察者接口 Observer 和主题接口 Subject，然后创建了一个具体的主题类 ConcreteSubject，它实现了 Subject 接口，并维护了一个观察者列表。当主题的状态发生变化时，它会调用 notifyObservers 方法通知所有的观察者。我们还创建了两个具体的观察者类 ConcreteObserverA 和 ConcreteObserverB，它们都实现了 Observer 接口，并在接收到通知时打印出相应的消息。最后，在测试代码中，我们创建了一个主题对象和两个观察者对象，并将它们添加到主题的观察者列表中。当我们设置主题的状态时，所有的观察者都会收到通知并打印出相应的消息。

3.3 使用 Java 内置的 Observable 和 Observer 类实现观察者模式

要使用Java内置的Observable和Observer类实现观察者模式，首先需要创建一个继承要使用Java内置的Observable和Observer类实现观察者模式，首先需要创建一个继承自Observable的类，然后在该类中定义一个或多个状态变量。当这些状态变量发生变化时，调用setChanged()方法通知所有观察者。接下来，创建一个继承自Observer的类，重写update()方法以处理状态变化的通知。

以下是一个简单的示例：

创建一个继承自Observable的类，例如Subject：

import java.util.Observable;public class Subject extends Observable {private String state;public String getState() {return state;}public void setState(String state) {this.state = state;setChanged(); // 通知观察者状态已改变notifyObservers(state); // 传递新状态给观察者}
}

创建一个继承自Observer的类，例如MyObserver：

import java.util.Observer;public class MyObserver implements Observer {@Overridepublic void update(Observable o, Object arg) {if (o instanceof Subject) {System.out.println("状态已更新为：" + arg);}}
}

在主程序中使用这两个类：

public class Main {public static void main(String[] args) {Subject subject = new Subject();MyObserver observer = new MyObserver();subject.addObserver(observer); // 添加观察者subject.setState("状态1"); // 设置状态并通知观察者subject.setState("状态2"); // 设置状态并通知观察者}
}

运行上述代码，将看到以下输出:

状态已更新为：状态1
状态已更新为：状态2

3.4 使用事件监听器实现观察者模式

在Java中，可以使用事件监听器实现观察者模式。以下是一个简单的示例：

首先，创建一个事件类Event，用于传递事件信息：

public class Event {private Object source;public Event(Object source) {this.source = source;}public Object getSource() {return source;}
}

然后，创建一个事件监听器接口EventListener，用于处理事件：

public interface EventListener {void handleEvent(Event event);
}

接下来，创建一个具体的事件源类EventSource，用于注册和触发事件

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class EventSource {private List<EventListener> listeners = new ArrayList<>();public void addEventListener(EventListener listener) {listeners.add(listener);}public void removeEventListener(EventListener listener) {listeners.remove(listener);}public void fireEvent(Event event) {for (EventListener listener : listeners) {listener.handleEvent(event);}}
}

最后，创建一个具体的观察者类ConcreteObserver，实现EventListener接口

public class ConcreteObserver implements EventListener {@Overridepublic void handleEvent(Event event) {System.out.println("收到事件：" + event.getSource());}
}

在主程序中使用这些类：

public class Main {public static void main(String[] args) {EventSource eventSource = new EventSource();ConcreteObserver observer = new ConcreteObserver();eventSource.addEventListener(observer);eventSource.fireEvent(new Event("事件1"));eventSource.fireEvent(new Event("事件2"));}
}

运行上述代码，将看到以下输出：

收到事件：事件1
收到事件：事件2

3.5 使用发布-订阅模式实现观察者模式

在Java中，可以使用java.util.Observable类和java.util.Observer接口实现发布-订阅模式。以下是一个简单的示例：

首先，创建一个继承自java.util.Observable的类，例如Publisher：

import java.util.Observable;public class Publisher extends Observable {private String message;public void setMessage(String message) {this.message = message;setChanged(); // 标记状态已改变notifyObservers(message); // 通知所有观察者}
}

然后，创建一个实现java.util.Observer接口的类，例如Subscriber：

import java.util.Observer;public class Subscriber implements Observer {private String name;public Subscriber(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void update(Observable o, Object arg) {System.out.println(name + "收到消息： " + arg);}
}

最后，在主程序中使用这两个类：

public class Main {public static void main(String[] args) {Publisher publisher = new Publisher();Subscriber subscriber1 = new Subscriber("订阅者1");Subscriber subscriber2 = new Subscriber("订阅者2");publisher.addObserver(subscriber1);publisher.addObserver(subscriber2);publisher.setMessage("Hello, World!");}
}

运行这个程序，你将看到以下输出：

订阅者1收到消息： Hello, World!
订阅者2收到消息： Hello, World!