03-JAVA设计模式-观察者模式

观察者模式

什么是观察者模式

Java中的观察者模式是一种常见的设计模式，它允许对象（观察者）订阅另一个对象（被观察者）的状态变化，并在状态变化时自动得到通知。

核心：
观察者模式主要用于1：N的通知。当一个对象（目标对象）的状态发生变化时，它需要及时告知一系列对象（观察者对象）令他们做出响应。

通知观察者的方式：

  • 推：
    • 每次都会把通知以广播的方式发送给所有观察者，所有观察者只能被动接收。
  • 拉：
    • 观察者只要知道有情况即可。至于什么时候获取内容，获取什么内容都可以自主决定。

优点：

  • 解耦：观察者模式降低了对象之间的耦合度，使得它们可以独立地改变和复用。
  • 扩展性：新的观察者可以很容易地加入到现有系统中，而无需修改其他部分的代码。
  • 灵活性：观察者模式允许在运行时动态地改变观察者和被观察者的关系。

缺点：

  • 开发和调试复杂：由于系统中存在多个观察者和被观察者，开发和调试可能会变得相对复杂。
  • 性能问题：如果观察者数量庞大，或者被观察者状态改变频繁，可能会导致性能下降。
  • 消息通知顺序：在Java中，消息的通知一般是顺序执行的，一个观察者卡顿可能会影响整体的执行效率。

常见场景：

  • 图形用户界面（GUI）开发：在GUI应用程序中，当用户与界面进行交互（例如点击按钮或拖动滑块）时，界面的某些部分可能需要更新以反映这些变化。观察者模式允许这些部分（观察者）自动响应这些事件，而无需手动调用更新方法。
  • 游戏开发：在游戏中，玩家和NPC的行为，如移动、攻击、受伤等，都可能触发一系列事件。观察者模式可以用来注册和通知这些事件的监听器，以便游戏逻辑能够实时响应并更新游戏状态。
  • 消息传递系统：在分布式系统或微服务架构中，组件之间需要传递消息以实现通信和协作。观察者模式允许一个组件（被观察者）在产生消息时通知所有订阅了该消息的组件（观察者），从而实现高效的消息传递。
  • 实时数据监控：在需要实时跟踪和响应数据变化的场景中，如股票价格监控、传感器数据读取等，观察者模式可以帮助实现当数据变化时自动触发相应的处理逻辑。
  • 状态管理：当应用程序中某个对象的状态发生变化，并且需要通知其他对象进行相应的处理时，可以使用观察者模式。例如，一个订单状态的改变可能需要通知库存系统、支付系统等多个系统进行相应的操作。

案例1

推方式实现，以广播方式发送消息所有观察者

UML

在这里插入图片描述

实现步骤：

  • 创建观察者接口，定义通过被观察者更新状态接口
  • 创建被观察者，被观察者持有所有观察者的引用，提供注册、移除、通知所有观察者的方法，定义状态属性，提供get/set方法set方法中默认通知所有观察者

实现代码

Observer.java

// 观察者接口
public interface Observer {void update(Subject subject);
}

Subject.java

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;// 被观察者
public class Subject {// 定义存储观察者的集合private List<Observer> observerList = new ArrayList<Observer>();// 定义状态属性private String state;// 注册观察者public void registerObserver(Observer observer){observerList.add(observer);}// 移除观察者public void removeObserver(Observer observer){observerList.remove(observer);}// 通知所有观察者public void notifyObservers(){for(Observer observer : observerList){observer.update(this);}}public String getState() {return state;}public void setState(String state) {this.state = state;notifyObservers();}
}

ObserverA.java

// 观察者A
public class ObserverA implements Observer{@Overridepublic void update(Subject subject) {System.out.printf("观察者A接收到消息-state：%s%n",subject.getState());}
}

ObserverB.java

// 观察者B
public class ObserverB implements Observer{@Overridepublic void update(Subject subject) {System.out.printf("观察者B接收到消息-state：%s%n",subject.getState());}
}

TestClient.java

public class TestClient {public static void main(String[] args) {Subject subject = new Subject();subject.registerObserver(new ObserverA());subject.registerObserver(new ObserverB());subject.setState("START");}
}

执行结果：

在这里插入图片描述

案例2

使用java.util提供的Observable,Observer类实现案例1。

该方式已在1.9版本中移除，不再推荐使用

实现代码

ConcreteSubject.java

import java.util.Observable;// 目标对象
public class ConcreteSubject extends Observable {private String state;public void setState(String state) {this.state = state;// 表示目标对象已被改变setChanged();// 通知所有观察者notifyObservers();}public String getState() {return state;}
}

ObserverA.java

import java.util.Observable;
import java.util.Observer;/*** 观察者A** @author Anna.* @date 2024/4/25 16:15*/
public class ObserverA implements Observer {@Overridepublic void update(Observable o, Object arg) {System.out.printf("观察者A接收到消息-state：%s%n", ((ConcreteSubject) o).getState());}
}

ObserverB.java

import java.util.Observable;
import java.util.Observer;// 观察者B
public class ObserverB implements Observer {@Overridepublic void update(Observable o, Object arg) {System.out.printf("观察者B接收到消息-state：%s%n", ((ConcreteSubject) o).getState());}
}

TestClient.java

public class TestClient {public static void main(String[] args) {ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();subject.addObserver(new ObserverA());subject.addObserver(new ObserverB());subject.setState("STOP");}
}

执行结果：
在这里插入图片描述

案例3

通过拉方式，实现观察者主动拉取被观察者当前状态

UML

在这里插入图片描述

实现步骤：

  • 创建被观察者Subject，定义状态属性并提供get/set方法
  • 定义观察者接口类，提供拉取状态接口
  • 创建具体的观察者，实现观察者接口，通过持有被观察者的引用，主动拉取被观察者当前状态

实现代码

Subject.java

// 被观察者
public class Subject {// 定义当前状态private String state;public String getState() {return state;}public void setState(String state) {this.state = state;}
}

Observer.java

// 观察者接口
public interface Observer {// 定义拉取信息的接口void update();
}

ConcreteObserver.java

// 观察者具体实现
public class ConcreteObserver implements Observer {// 定义被观察者，持有被观察者的引用private Subject subject;public ConcreteObserver(Subject subject) {this.subject = subject;}@Overridepublic void update() {System.out.printf("观察者主动拉取状态-state:%s%n ", subject.getState());}
}

TestClient.java

public class TestClient {public static void main(String[] args) {// 创建被观察者Subject subject = new Subject();// 创建观察者ConcreteObserver observer = new ConcreteObserver(subject);// 修改状态subject.setState("RUN");// 观察者主动拉取observer.update();}
}

执行结果：

在这里插入图片描述

gitee源码

git clone https://gitee.com/dchh/JavaStudyWorkSpaces.git

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