Java中的观察者设计模式

1 年 ago

文, 翔

3 minutes

观察者模式是行为设计模式之一。当您对对象的状态感兴趣并希望在任何变化时得到通知时，观察者设计模式非常有用。在观察者模式中，观察另一个对象状态的对象称为观察者，被观察的对象称为主题。

观察者设计模式

根据GoF，观察者设计模式的目的是；

定义对象之间的一对多依赖关系，当一个对象改变状态时，所有依赖它的对象都会被通知并自动更新。

主题包含一个观察者列表，用于通知其状态的任何变化，因此它应该提供方法，使观察者能够注册和取消注册。主题还包含一个方法，用于通知所有观察者任何变化，并且可以在通知观察者的同时发送更新，或者提供另一种方法获取更新。观察者应该有一个设置要观察的对象的方法，以及一个由主题用于通知它们任何更新的方法。Java提供了一个内置平台，通过java.util.Observable类和java.util.Observer接口来实现观察者模式。然而，它并不常用，因为实现非常简单，大多数情况下我们不想为了实现观察者模式而继承一个类，因为Java不支持类的多重继承。Java消息服务（JMS）使用观察者设计模式和中介者模式，允许应用程序订阅和发布数据给其他应用程序。模型-视图-控制器（MVC）框架也使用观察者模式，其中模型是主题，视图是注册以便获取对模型任何变化的通知的观察者。

观察者模式的Java示例

对于我们的观察者模式的Java程序示例，我们将实现一个简单的主题和观察者可以注册到该主题。每当有新消息发布到主题时，所有注册的观察者都会收到通知，并且它们可以消耗消息。根据主题的要求，这里是定义由任何具体主题实现的契约方法的基本主题接口。

package com.Olivia.design.observer;

public interface Subject {

	//methods to register and unregister observers
	public void register(Observer obj);
	public void unregister(Observer obj);
	
	//method to notify observers of change
	public void notifyObservers();
	
	//method to get updates from subject
	public Object getUpdate(Observer obj);
	
}

接下来，我们将为观察者创建合约，其中将包含一种方法用于将主题附加到观察者上，以及另一种方法供主题使用，通知任何变化。

package com.Olivia.design.observer;

public interface Observer {
	
	//method to update the observer, used by subject
	public void update();
	
	//attach with subject to observe
	public void setSubject(Subject sub);
}

现在我们的合同已经准备好了，让我们开始具体实施我们的主题。

package com.Olivia.design.observer;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class MyTopic implements Subject {

	private List<Observer> observers;
	private String message;
	private boolean changed;
	private final Object MUTEX= new Object();
	
	public MyTopic(){
		this.observers=new ArrayList<>();
	}
	@Override
	public void register(Observer obj) {
		if(obj == null) throw new NullPointerException("Null Observer");
		synchronized (MUTEX) {
		if(!observers.contains(obj)) observers.add(obj);
		}
	}

	@Override
	public void unregister(Observer obj) {
		synchronized (MUTEX) {
		observers.remove(obj);
		}
	}

	@Override
	public void notifyObservers() {
		List<Observer> observersLocal = null;
		//synchronization is used to make sure any observer registered after message is received is not notified
		synchronized (MUTEX) {
			if (!changed)
				return;
			observersLocal = new ArrayList<>(this.observers);
			this.changed=false;
		}
		for (Observer obj : observersLocal) {
			obj.update();
		}

	}

	@Override
	public Object getUpdate(Observer obj) {
		return this.message;
	}
	
	//method to post message to the topic
	public void postMessage(String msg){
		System.out.println("Message Posted to Topic:"+msg);
		this.message=msg;
		this.changed=true;
		notifyObservers();
	}

}

注册和取消注册观察者的方法实现非常简单，额外的方法是postMessage()，客户端应用程序将使用该方法将字符串消息发布到主题。注意布尔变量用于跟踪主题状态的改变，并在通知观察者时使用。这个变量是必需的，这样如果没有更新并且有人调用notifyObservers()方法，它就不会向观察者发送错误的通知。还要注意在notifyObservers()方法中使用同步，以确保通知仅发送给在消息发布到主题之前注册的观察者。下面是监视主题的观察者的实现。

package com.Olivia.design.observer;

public class MyTopicSubscriber implements Observer {
	
	private String name;
	private Subject topic;
	
	public MyTopicSubscriber(String nm){
		this.name=nm;
	}
	@Override
	public void update() {
		String msg = (String) topic.getUpdate(this);
		if(msg == null){
			System.out.println(name+":: No new message");
		}else
		System.out.println(name+":: Consuming message::"+msg);
	}

	@Override
	public void setSubject(Subject sub) {
		this.topic=sub;
	}

}

请注意update()方法的实现，它调用了Subject类的getUpdate()方法来获取消息并进行处理。我们可以通过将消息作为参数传递给update()方法来避免这个调用。以下是一个简单的测试程序，用于消费我们的主题实现。

package com.Olivia.design.observer;

public class ObserverPatternTest {

	public static void main(String[] args) {
		//create subject
		MyTopic topic = new MyTopic();
		
		//create observers
		Observer obj1 = new MyTopicSubscriber("Obj1");
		Observer obj2 = new MyTopicSubscriber("Obj2");
		Observer obj3 = new MyTopicSubscriber("Obj3");
		
		//register observers to the subject
		topic.register(obj1);
		topic.register(obj2);
		topic.register(obj3);
		
		//attach observer to subject
		obj1.setSubject(topic);
		obj2.setSubject(topic);
		obj3.setSubject(topic);
		
		//check if any update is available
		obj1.update();
		
		//now send message to subject
		topic.postMessage("New Message");
	}

}

当我们运行以上程序时，我们得到以下输出。

Obj1:: No new message
Message Posted to Topic:New Message
Obj1:: Consuming message::New Message
Obj2:: Consuming message::New Message
Obj3:: Consuming message::New Message

Java 观察者模式类图

观察者设计模式也被称为发布-订阅模式。它的一些实现包括;

java.util.EventListener in Swing
javax.servlet.http.HttpSessionBindingListener
javax.servlet.http.HttpSessionAttributeListener

关于Java中的观察者设计模式，就介绍到这里。希望你能喜欢它。欢迎留下评论以及与他人分享你的喜爱。