观察者设计模式示例

本文是我们名为“ Java设计模式 ”的学院课程的一部分。

在本课程中，您将深入研究大量的设计模式，并了解如何在Java中实现和利用它们。您将了解模式如此重要的原因，并了解何时以及如何应用模式中的每一个。在这里查看！

1.观察者模式

体育大厅是运动爱好者的理想运动场所。它们涵盖几乎所有类型的体育活动，并提供最新新闻，信息，比赛预定日期，有关特定球员或球队的信息。现在，他们计划提供实时评论或比赛分数作为SMS服务，但仅针对其高级用户。他们的目标是在短时间间隔后发送即时比分，比赛情况和重要事件的短信。作为用户，您需要订阅该程序包，并且在进行实时比赛时，您会收到有关实时评论的短信。该站点还提供了一个随时取消订阅包的选项。

作为开发人员，运动大厅要求您为他们提供此新功能。体育大厅的记者将坐在比赛的评论框中，并将实时评论更新为评论对象。作为开发人员，您的工作是通过从评论对象（如果有）中获取评论来向注册用户提供评论。进行更新时，系统应通过向订阅的用户发送SMS来更新他们。

这种情况清楚地显示了匹配项和用户之间的一对多映射，因为可能有许多用户订阅单个匹配项。观察者设计模式最适合这种情况，让我们了解一下这种模式，然后为Sport Lobby创建功能。

2.什么是观察者模式

观察者模式是一种行为模式，与对象之间的职责分配有关。行为模式表征了复杂的控制流，这些流在运行时很难遵循。它们使您的注意力从控制流上移开，使您可以专注于对象的互连方式。

观察者模式定义了对象之间的一对多依赖关系，因此当一个对象改变状态时，其所有依赖关系都会得到通知并自动更新。观察者模式描述了这些依赖关系。此模式中的关键对象是主题和观察者。主题可以具有任意数量的从属观察者。只要对象的状态发生变化，就会通知所有观察者。作为响应，每个观察者将查询主题以使其状态与主题状态同步。

了解观察者模式的另一种方法是发布者与订阅者之间的关系。例如，假设您订阅了自己喜欢的体育或时尚杂志的杂志。每当发行新期刊时，它就会交付给您。如果您在不再需要该杂志时退订它，则该杂志将不会发送给您。但是出版商继续像以前一样工作，因为还有其他人也订阅了该杂志。

图1

观察者模式有四个参与者：

主题，用于注册观察者。对象使用此接口注册为观察者，也将自己从观察者中删除。
观察者，定义了一个对象的更新接口，该对象应该在主题更改时得到通知。所有观察者都需要实现Observer接口。此接口具有update()方法，当Subject的状态更改时将调用该方法。
ConcreteSubject，将感兴趣的状态存储到ConcreteObserver对象。状态更改时，它将向其观察者发送通知。具体主题始终实现Subject接口。每当状态更改时， notifyObservers()方法用于更新所有当前观察者。
ConcreateObserver，维护对ConcreteSubject对象的引用，并实现Observer接口。每个观察者都向具体主题注册以接收更新。

3.实施观察者模式

让我们看看如何在开发运动大厅功能时使用观察者模式。有人将更新具体主题的对象，而您的工作是更新在具体主题对象中注册的对象的状态。因此，只要具体主体对象的状态发生变化，就应该通知其所有依赖对象，然后进行更新。

图2

基于此，我们首先创建一个Subject接口。在“主题”界面中，有三种主要方法，可以根据需要选择添加其他一些方法（如果需要）。

package com.javacodegeeks.patterns.observerpattern;public interface Subject {public void subscribeObserver(Observer observer);public void unSubscribeObserver(Observer observer);public void notifyObservers();public String subjectDetails();
}

“ Subject界面中的三个关键方法是：

subscribeObserver ，用于订阅观察者，或者我们可以说注册观察者，以便如果主题状态发生变化，则应通知所有这些观察者。
unSubscribeObserver ，用于取消订阅观察者，以便如果主题的状态发生变化，则不应通知此未订阅的观察者。
notifyObservers ，当主题状态发生变化时，此方法通知注册的观察者。

并且可选地，还有一个方法subjectDetails() ，这是一个简单的方法，并且可以根据您的需要。在这里，其工作是返回主题的详细信息。

现在，让我们看看Observer界面。

package com.javacodegeeks.patterns.observerpattern;public interface Observer {public void update(String desc);public void subscribe();public void unSubscribe();
}

当主题状态发生变化时，主题会在观察者上调用update(String desc)方法，以通知该方法。
subscribe()方法用于订阅主题。
unsubscribe() ，方法用于取消订阅主题。

package com.javacodegeeks.patterns.observerpattern;public interface Commentary {public void setDesc(String desc);
}

报告者使用以上接口来更新评论对象的实时评论。这是一个可选接口，仅用于遵循代码与接口的原则 ，与Observer模式无关。您应该在适用的情况下应用oops原则以及设计模式。该界面仅包含一种用于更改具体主题对象状态的方法。

package com.javacodegeeks.patterns.observerpattern;import java.util.List;public class CommentaryObject implements Subject,Commentary{private final List<Observer>observers;private String desc;private final String subjectDetails;public CommentaryObject(List<Observer>observers,String subjectDetails){this.observers = observers;this.subjectDetails = subjectDetails;}@Overridepublic void subscribeObserver(Observer observer) {observers.add(observer);}@Overridepublic void unSubscribeObserver(Observer observer) {int index = observers.indexOf(observer);observers.remove(index);}@Overridepublic void notifyObservers() {System.out.println();for(Observer observer : observers){observer.update(desc);}}@Overridepublic void setDesc(String desc) {this.desc = desc;notifyObservers();}@Overridepublic String subjectDetails() {return subjectDetails;}}

上面的类作为一个具体的主题，它实现Subject接口并提供其实现。它还将引用存储到已注册的观察者。

package com.javacodegeeks.patterns.observerpattern;public class SMSUsers implements Observer{private final Subject subject;private String desc;private String userInfo;public SMSUsers(Subject subject,String userInfo){if(subject==null){throw new IllegalArgumentException("No Publisher found.");}this.subject = subject;this.userInfo = userInfo;}@Overridepublic void update(String desc) {this.desc = desc;display();}private void display(){System.out.println("["+userInfo+"]: "+desc);}@Overridepublic void subscribe() {System.out.println("Subscribing "+userInfo+" to "+subject.subjectDetails()+" ...");this.subject.subscribeObserver(this);System.out.println("Subscribed successfully.");}@Overridepublic void unSubscribe() {System.out.println("Unsubscribing "+userInfo+" to "+subject.subjectDetails()+" ...");this.subject.unSubscribeObserver(this);System.out.println("Unsubscribed successfully.");}}

上面的类是实现Observer接口的具体观察者类。它还存储对它订阅的主题的引用以及可选的用于显示用户信息的userInfo变量。

现在，让我们测试示例。

package com.javacodegeeks.patterns.observerpattern;import java.util.ArrayList;public class TestObserver {public static void main(String[] args) {Subject subject = new CommentaryObject(new ArrayList<Observer>(), "Soccer Match [2014AUG24]");Observer observer = new SMSUsers(subject, "Adam Warner [New York]");observer.subscribe();System.out.println();Observer observer2 = new SMSUsers(subject, "Tim Ronney [London]");observer2.subscribe();Commentary cObject = ((Commentary)subject);cObject.setDesc("Welcome to live Soccer match");cObject.setDesc("Current score 0-0");System.out.println();observer2.unSubscribe();System.out.println();cObject.setDesc("It's a goal!!");cObject.setDesc("Current score 1-0");System.out.println();Observer observer3 = new SMSUsers(subject, "Marrie [Paris]");observer3.subscribe();System.out.println();cObject.setDesc("It's another goal!!");cObject.setDesc("Half-time score 2-0");}}

上面的示例将产生以下输出：

Subscribing Adam Warner [New York] to Soccer Match [2014AUG24] ...
Subscribed successfully.Subscribing Tim Ronney [London] to Soccer Match [2014AUG24] ...
Subscribed successfully.[Adam Warner [New York]]: Welcome to live Soccer match
[Tim Ronney [London]]: Welcome to live Soccer match[Adam Warner [New York]]: Current score 0-0
[Tim Ronney [London]]: Current score 0-0Unsubscribing Tim Ronney [London] to Soccer Match [2014AUG24] ...
Unsubscribed successfully.[Adam Warner [New York]]: It's a goal!![Adam Warner [New York]]: Current score 1-0Subscribing Marrie [Paris] to Soccer Match [2014AUG24] ...
Subscribed successfully.[Adam Warner [New York]]: It's another goal!!
[Marrie [Paris]]: It's another goal!![Adam Warner [New York]]: Half-time score 2-0
[Marrie [Paris]]: Half-time score 2-0

如您所见，起初有两个用户订阅了足球比赛并开始接收评论。但是后来有一个用户取消了订阅，因此该用户没有再收到评论。然后，另一个用户订阅并开始获取评论。

所有这一切都是动态发生的，无需更改现有代码，不仅如此，假设该公司是否要在电子邮件上广播评论，或者任何其他公司希望与该公司合作以广播评论。您需要做的就是创建两个新类，例如UserEmail和ColCompany并通过实现Observer接口使它们成为主题的Observer 。据Subject知道它是观察者，它将提供更新。

4. Java内置的观察者模式

Java内置了对Observer模式的支持。最通用的是java.util包中的Observer接口和Observable类。这些与我们的“主题和观察者”界面非常相似，但是为您提供了许多现成的功能。

让我们尝试使用Java的内置Observer模式实现上述示例。

package com.javacodegeeks.patterns.observerpattern;import java.util.Observable;public class CommentaryObjectObservable extends Observable implements Commentary {private String desc;private final String subjectDetails;public CommentaryObjectObservable(String subjectDetails){this.subjectDetails = subjectDetails;}@Overridepublic void setDesc(String desc) {this.desc = desc;setChanged();notifyObservers(desc);}public String subjectDetails() {return subjectDetails;}
}

这次，我们扩展了Observable类，使我们的类成为一个主体，请注意，上面的类不包含对观察者的任何引用，它由父类处理，即Observable类。但是，我们声明了setDesc方法来更改对象的状态，如上例所示。 setChanged方法是上层类的方法，用于将更改的标志设置为true。 notifyObservers方法通知其所有观察者，然后调用clearChanged方法以指示此对象不再更改。每个观察者都有使用两个参数调用的update方法：一个observable对象和arg参数。

package com.javacodegeeks.patterns.observerpattern;import java.util.Observable;public class SMSUsersObserver implements java.util.Observer{private String desc;private final String userInfo;private final Observable observable;public SMSUsersObserver(Observable observable,String userInfo){this.observable = observable;this.userInfo = userInfo;}public void subscribe() {System.out.println("Subscribing "+userInfo+" to "+((CommentaryObjectObservable)(observable)).subjectDetails()+" ...");this.observable.addObserver(this);System.out.println("Subscribed successfully.");}public void unSubscribe() {System.out.println("Unsubscribing "+userInfo+" to "+((CommentaryObjectObservable)(observable)).subjectDetails()+" ...");this.observable.deleteObserver(this);System.out.println("Unsubscribed successfully.");}@Overridepublic void update(Observable o, Object arg) {desc = (String)arg;display();}private void display(){System.out.println("["+userInfo+"]: "+desc);}}

让我们讨论一些关键方法。

上面的类实现了Observer接口，该接口具有一个关键方法update ，当主题调用notifyObservers方法时会调用该方法。 update方法采用一个Observable对象和一个arg作为参数。

addObserver方法用于将观察者注册到主题，而deleteObserver方法用于将观察者从主题列表中删除。

让我们测试一下这个例子。

package com.javacodegeeks.patterns.observerpattern;public class Test {public static void main(String[] args) {CommentaryObjectObservable obj = new CommentaryObjectObservable("Soccer Match [2014AUG24]");SMSUsersObserver observer = new SMSUsersObserver(obj, "Adam Warner [New York]");SMSUsersObserver observer2 = new SMSUsersObserver(obj,"Tim Ronney [London]");observer.subscribe();observer2.subscribe();System.out.println("------------------------------------------------------");obj.setDesc("Welcome to live Soccer match");obj.setDesc("Current score 0-0");observer.unSubscribe();obj.setDesc("It's a goal!!");obj.setDesc("Current score 1-0");}
}

上面的示例将产生以下输出：

Subscribing Adam Warner [New York] to Soccer Match [2014AUG24] ...
Subscribed successfully.
Subscribing Tim Ronney [London] to Soccer Match [2014AUG24] ...
Subscribed successfully.
------------------------------------------------------
[Tim Ronney [London]]: Welcome to live Soccer match
[Adam Warner [New York]]: Welcome to live Soccer match
[Tim Ronney [London]]: Current score 0-0
[Adam Warner [New York]]: Current score 0-0
Unsubscribing Adam Warner [New York] to Soccer Match [2014AUG24] ...
Unsubscribed successfully.
[Tim Ronney [London]]: It's a goal!!
[Tim Ronney [London]]: Current score 1-0

上面的类创建一个主题和两个观察者。 observer的subscribe方法将自己添加到主题观察者列表中。然后setDesc更改主题的状态，该主题调用setChanged方法将更改标志设置为true，并通知观察者。结果，调用了观察者的update方法，该方法在内部对display方法进行分类以显示结果。后来，一位观察者unsubscribe d，即从观察者列表中将其删除。由于此原因，以后的评论未更新。

Java为观察者模式提供了内置功能，但是它也有其自身的缺点。 Observable是一个类，您必须对其进行子类化。这意味着您不能将Observable行为添加到已经扩展了另一个超类的现有类上。这限制了重用潜力。您甚至无法创建自己的实现，以与Java的内置Observer API配合使用。 Observable API中的某些方法受到保护。这意味着除非已将Observable子类setChange否则无法调用setChange类的方法。而且，您甚至无法创建Observable类的实例并将其与自己的对象组合在一起，因此必须子类化。此设计违反了“优先继承而不是继承”的设计原则。