观察者模式简介

概念：

观察者模式（Observer Pattern）是一种行为型设计模式，用于在对象之间建立一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生变化时，其相关依赖对象会自动收到通知并进行相应处理。

特点：

  1. 松耦合：主题和观察者之间通过抽象接口进行交互，使得它们可以独立演化而不影响彼此。
  2. 一对多关系：一个主题可以有多个观察者，并且它们之间没有直接联系。
  3. 可扩展性：可以随时增加新的观察者或删除现有观察者。

优点：

  1. 解耦合：将主题与具体观察者解耦，使得它们可以独立地变化和复用。
  2. 扩展性：易于添加新的观察者以及定义新的事件类型。
  3. 实时性：实现了实时更新机制，当主题状态改变时能够即刻通知相关观察者。

缺点：

  1. 过度使用可能导致性能问题和复杂度增加。
  2. 触发链问题：如果观察者之间有依赖关系，那么通知链可能会导致不可预料的结果。

适用场景：

  1. 当一个对象的改变需要同时影响其他多个对象时。
  2. 当系统中存在一些对象之间的联动行为，但又希望它们之间解耦合时。

实现方式

使用自定义接口

主题和观察者都实现相应接口，在主题中维护一个观察者列表，并在状态改变时遍历通知所有观察者。

实现原理：

  1. 定义一个观察者接口（Observer），其中声明了一个更新方法（update）用于接收主题状态的改变。
  2. 定义一个主题接口（Subject），其中包括添加观察者、移除观察者和通知观察者等方法。
  3. 创建具体的主题类（ConcreteSubject），该类维护了一个观察者列表，并在状态改变时遍历通知所有注册的观察者。
  4. 创建具体的观察者类（ConcreteObserver），该类实现了更新方法，在收到主题通知时进行相应操作。

实现代码: 

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
// 观察者接口
interface Observer {void update(String newState);
}// 主题接口
interface Subject {void registerObserver(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 newState) {this.state = newState;notifyObservers();}@Override public void registerObserver(Observer observer) { observers.add(observer); } @Override  public void removeObserver(Observer observer) {  observers.remove(observer); } @Override   public void notifyObservers() {   for (Observer observer : observers) {   observer.update(state);   }    }
}// 具体观察者类
class ConcreteObserver implements Observer {private String observerState;@Overridepublic void update(String newState) {this.observerState = newState;// 执行相应操作System.out.println("Observer state updated: " + observerState);}
}// 使用示例
public class Main {public static void main(String[] args) {ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();Observer observer1 = new ConcreteObserver();Observer observer2 = new ConcreteObserver();subject.registerObserver(observer1);subject.registerObserver(observer2);subject.setState("New State");}
}

上述代码中，我们定义了一个观察者接口 Observer，其中包括了一个更新方法 update。然后，我们定义了一个主题接口 Subject，其中包括注册观察者、移除观察者和通知观察者等方法。接着，我们创建了具体的主题类 ConcreteSubject，该类维护了一个观察者列表，并在状态改变时遍历通知所有注册的观察者。最后，我们创建了具体的观察者类 ConcreteObserver 实现更新方法，在收到主题通知时执行相应操作。

使用自定义接口实现方式的问题：

  1. 主题与具体观察者之间存在紧耦合关系。
  2. 观察者可能无法感知到其他已注册的新类型或特定类型。

尽管存在以上问题，使用自定义接口实现方式是观察者模式的经典实现方式，并且具有简单、直观的特点。

使用Java内置Observable类和Observer接口

主题继承Observable类并调用其方法进行状态改变通知，观察者实现Observer接口并注册到主题上。

实现原理：

  1. 创建一个具体主题类（ConcreteSubject），该类继承自Observable类。
  2. 在具体主题类中定义状态改变方法，并在该方法中调用setChanged()和notifyObservers()方法来通知所有注册的观察者。
  3. 创建一个具体观察者类（ConcreteObserver），该类实现了Observer接口，并在update()方法中定义观察者收到通知后的操作。

实现代码: 

import java.util.Observable;
import java.util.Observer;// 具体主题类
class ConcreteSubject extends Observable {private String state;public void setState(String newState) {this.state = newState;setChanged();notifyObservers(state);}
}// 具体观察者类
class ConcreteObserver implements Observer {private String observerState;@Overridepublic void update(Observable o, Object arg) {if (o instanceof ConcreteSubject) {this.observerState = (String) arg;// 执行相应操作System.out.println("Observer state updated: " + observerState);}}
}// 使用示例
public class Main {public static void main(String[] args) {ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();Observer observer1 = new ConcreteObserver();Observer observer2 = new ConcreteObserver();subject.addObserver(observer1);subject.addObserver(observer2);subject.setState("New State");}
}

上述代码中，我们创建了一个具体主题类 ConcreteSubject，该类继承自Java内置的Observable类。在该类中，我们定义了状态改变方法 setState()，并在该方法中调用setChanged()和notifyObservers()来通知所有注册的观察者。

然后，我们创建了一个具体观察者类 ConcreteObserver 实现Observer接口，并在update()方法中定义观察者收到通知后的操作。

最后，在使用示例中，我们创建了一个具体主题对象和两个具体观察者对象，并将观察者注册到主题上。当主题状态改变时，会自动通知所有注册的观察者进行相应操作。使用Java内置Observable和Observer实现方式存在以下问题：

  1. Observable是一个类而不是接口，因此无法继承其他父类。
  2. Observable被标记为已过时，虽然仍可使用但不推荐使用。
  3. 观察者只能通过实现Observer接口来实现与主题的交互。

尽管存在以上问题，使用Java内置Observable和Observer实现方式可以更方便地利用已有工具来快速实现观察者模式。

使用事件机制

通过定义事件类、监听器接口以及注册监听器等方式来实现观察者模式。当事件发生时，主题发布该事件给已注册的监听器。

实现原理：

  1. 定义一个事件类（Event），该类包含了需要传递给观察者的数据。
  2. 创建一个主题类（Subject），其中包括注册观察者、移除观察者和触发事件等方法。
  3. 创建一个具体主题类（ConcreteSubject），该类继承自主题类，在具体主题中定义了相应的业务逻辑，并在合适的时机通过调用触发事件方法来通知所有注册的观察者。
  4. 创建一个接口或抽象类作为基础，定义了处理特定类型事件的方法，然后创建具体的处理器类，实现这些方法以执行相应操作。
  5. 观察者根据所需监听的特定类型事件来实现对应接口或抽象类，并在其方法内进行相应操作。

实现代码：

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;// 事件类
class Event {private String eventType;private Map<String, Object> eventData = new HashMap<>();public Event(String eventType) {this.eventType = eventType;}public String getEventType() {return eventType;}public void addData(String key, Object value) {eventData.put(key, value);}public Object getData(String key) {return eventData.get(key);}
}// 主题接口
interface Subject {void registerObserver(Observer observer, String eventType);void removeObserver(Observer observer, String eventType);void notifyObservers(Event event);
}// 具体主题类
class ConcreteSubject implements Subject {private Map<String, List<Observer>> observersMap = new HashMap<>();@Overridepublic void registerObserver(Observer observer, String eventType) {List<Observer> observers = observersMap.getOrDefault(eventType, new ArrayList<>());observers.add(observer);observersMap.put(eventType, observers);}@Overridepublic void removeObserver(Observer observer, String eventType) {if (observersMap.containsKey(eventType)) {List<Observer> observes = observersMap.get(eventType);observes.remove(observer);if (observes.isEmpty()) { // 若没有观察者监听该事件，则从观察者列表中移除该事件类型observersMap.remove(eventType); }}}@Override   public void notifyObservers(Event event) {  if (event != null && event.getEventType() != null && observersMap.containsKey(event.getEventType())) {for (Observer observe : observersMap.get(event.getEventType())) {   observe.onEventReceived(event);  }    } }
}// 观察者接口
interface Observer {void onEventReceived(Event event);  
}// 具体观察者类1，处理特定类型事件的处理器之一
class ConcreteHandler1 implements Observer {@Override   public void onEventReceived(Event event) {    if ("eventType1".equals(event.getEventType())) {     // 执行相应操作       System.out.println("ConcreteHandler1 received Event: " + event.getData("data"));     }      } 
}// 具体观察者类2，处理特定类型事件的处理器之一
class ConcreteHandler2 implements Observer {@Override   public void onEventReceived(Event event) {    if ("eventType2".equals(event.getEventType())) {     // 执行相应操作       System.out.println("ConcreteHandler2 received Event: " + event.getData("data"));     }      }
}// 使用示例
public class Main {public static void main(String[] args) {ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();Observer handler1 = new ConcreteHandler1();Observer handler2 = new ConcreteHandler2();subject.registerObserver(handler1, "eventType1");subject.registerObserver(handler2, "eventType2");Event event1 = new Event("eventType1");event1.addData("data", "Event data for eventType1");Event event2 = new Event("eventType2");event2.addData("data", "Event data for eventType2");subject.notifyObservers(event1);subject.notifyObservers(event2);}
}

上述代码中，我们定义了一个事件类 Event，其中包含了需要传递给观察者的数据。然后，我们创建了主题接口 Subject 和具体主题类 ConcreteSubject 来实现注册观察者、移除观察者和通知观察者等方法。

接着，我们定义了一个观察者接口 Observer ，并创建两个具体的处理器类（例如：ConcreteHandler1 和 `ConcreteHandler12）来实现对不同类型事件的监听和相应操作。

在使用示例中，我们创建了一个具体主题对象和两个具体观察者对象，并将观察者注册到主题上。当主题触发特定类型事件时，会自动通知对应的处理器进行相应操作。

使用事件机制实现方式可以更加灵活地处理不同类型的事件，并使得代码结构更清晰。

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