第 20 章观察者模式

Myth丶恋晨 2022-12-09 15:00 253阅读 0赞

# 第 20 章 观察者模式 #

## 1、天气预报项目需求 ##

天气预报项目需求，具体要求如下：

1.  气象站可以将每天测量到的温度，湿度，气压等等以公告的形式发布出去(比如发布到自己的网站或第三方)
2.  需要设计开放型`API`，便于其他第三方也能接入气象站获取数据
3.  提供温度、气压和湿度的接口
4.  测量数据更新时，要能实时的通知给第三方

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## 2、传统方式解决天气预报需求 ##

> **传统方式的思路**

`WeatherData`类

1.  通过对气象站项目的分析，我们可以初步设计出一个`WeatherData`类
2.  通过`getXxx()`方法，可以让第三方接入，并得到相关信息
3.  当数据有更新时，气象站通过调用`dataChange()`去更新数据，当第三方再次获取时，就能得到最新数据，当然也可以推送

![image-20200828235756084][]

--------------------

推送的方式

`CurrentConditions`(当前的天气情况)可以理解成是接入的第三方，在 `WeatherData` 类中的 `dataChange()` 方法中，调用 `CurrentConditions` 的 `update()` 方法，来更新 `CurrentConditions`(第三方) 中的天气数据

![image-20200828235854797][]

> **代码实现**

1.  `CurrentConditions`：当前天气情况
    
        // 显示当前天气情况（可以理解成是气象站自己的网站）
        public class CurrentConditions {
              
        	// 温度，气压，湿度
        	private float temperature;
        	private float pressure;
        	private float humidity;
        
        	// 更新 天气情况，是由 WeatherData 来调用，我使用推送模式
        	public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {
              
        		this.temperature = temperature;
        		this.pressure = pressure;
        		this.humidity = humidity;
        		display();
        	}
        
        	// 显示
        	public void display() {
              
        		System.out.println("***Today mTemperature: " + temperature + "***");
        		System.out.println("***Today mPressure: " + pressure + "***");
        		System.out.println("***Today mHumidity: " + humidity + "***");
        	}
        }
2.  `WeatherData`：包含最新的天气信息，调用 `setData()` 方法则将最新的天气信息推送至 `CurrentConditions`
    
        /**
         * 1. 包含最新的天气情况信息 
         * 2. 含有 CurrentConditions 对象
         * 3. 当数据有更新时，就主动的调用   CurrentConditions对象update方法(含 display), 这样他们（接入方）就看到最新的信息
         *
         */
        public class WeatherData {
              
        	private float temperatrue;
        	private float pressure;
        	private float humidity;
        	private CurrentConditions currentConditions;
        	
        	public WeatherData(CurrentConditions currentConditions) {
              
        		this.currentConditions = currentConditions;
        	}
        
        	public float getTemperature() {
              
        		return temperatrue;
        	}
        
        	public float getPressure() {
              
        		return pressure;
        	}
        
        	public float getHumidity() {
              
        		return humidity;
        	}
        
        	public void dataChange() {
              
        		// 调用 接入方的 update
        		currentConditions.update(getTemperature(), getPressure(), getHumidity());
        	}
        
        	// 当数据有更新时，就调用 setData
        	public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) {
              
        		this.temperatrue = temperature;
        		this.pressure = pressure;
        		this.humidity = humidity;
        		// 调用dataChange， 将最新的信息 推送给 接入方 currentConditions
        		dataChange();
        	}
        }
3.  `Client`：测试代码
    
        public class Client {
              
        	public static void main(String[] args) {
              
        		// 创建接入方 currentConditions
        		CurrentConditions currentConditions = new CurrentConditions();
        		// 创建 WeatherData 并将 接入方 currentConditions 传递到 WeatherData中
        		WeatherData weatherData = new WeatherData(currentConditions);
        
        		// 更新天气情况
        		weatherData.setData(30, 150, 40);
        
        		// 天气情况变化
        		System.out.println("============天气情况变化=============");
        		weatherData.setData(40, 160, 20);
        
        	}
        }

> 传统方案问题分析

1.  其他第三方接入气象站获取数据的问题
2.  无法在运行时动态的添加第三方 (新浪网站)
3.  再添加新的第三方时，需要修改 `WeatherData` 类，违反`ocp`原则 --> 观察者模式

## 3、观察者模式原理 ##

> **观察者模式(Observer)原理**

观察者模式类似订牛奶业务

1.  奶站/气象局： `Subject`
2.  用户/第三方网站： `Observer`

--------------------

`Subject`：登记注册、移除和通知

1.  `registerObserver()`：注册
2.  `removeObserver()`：移除
3.  `notifyObservers()`：通知所有的注册的用户，根据不同需求，可以是更新数据，让用户来取，也可能是实施推送，看具体需求定

![image-20200829001304981][]

--------------------

`Observer`：接收输入

![image-20200829001421358][]

--------------------

观察者模式：对象之间多对一依赖的一种设计方案，被依赖的对象为`Subject`，依赖的对象为`Observer`， `Subject`通知`Observer`变化，比如这里的奶站是`Subject`，是`1`的一方。用户时`Observer`，是多的一方

## 4、观察者模式解决天气预报需求 ##

类图

![image-20200830115453242][]

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代码实现

1.  `Observer`：观察这的抽象接口，定义了更新天气信息的抽象方法
    
        //观察者接口，有观察者来实现
        public interface Observer {
              
        
        	public void update(float temperature, float pressure, float humidity);
        
        }
2.  `CurrentConditions`：具体的观察者，实现了 `update()` 方法的业务逻辑
    
        public class CurrentConditions implements Observer {
              
        
        	// 温度，气压，湿度
        	private float temperature;
        	private float pressure;
        	private float humidity;
        
        	// 更新 天气情况，是由 WeatherData 来调用，我使用推送模式
        	public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {
              
        		this.temperature = temperature;
        		this.pressure = pressure;
        		this.humidity = humidity;
        		display();
        	}
        
        	// 显示
        	public void display() {
              
        		System.out.println("***Today mTemperature: " + temperature + "***");
        		System.out.println("***Today mPressure: " + pressure + "***");
        		System.out.println("***Today mHumidity: " + humidity + "***");
        	}
        }
3.  `BaiduSite`：具体的观察者，实现了 `update()` 方法的业务逻辑
    
        public class BaiduSite implements Observer {
              
        
        	// 温度，气压，湿度
        	private float temperature;
        	private float pressure;
        	private float humidity;
        
        	// 更新 天气情况，是由 WeatherData 来调用，我使用推送模式
        	public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {
              
        		this.temperature = temperature;
        		this.pressure = pressure;
        		this.humidity = humidity;
        		display();
        	}
        
        	// 显示
        	public void display() {
              
        		System.out.println("===百度网站====");
        		System.out.println("***百度网站 气温 : " + temperature + "***");
        		System.out.println("***百度网站 气压: " + pressure + "***");
        		System.out.println("***百度网站 湿度: " + humidity + "***");
        	}
        
        }
4.  `Subject`：主题的抽象类，定义了操作观察者的规范，有添加、移除、通知操作者，通过调用 `registerObserver()` 方法订阅该主题
    
        //接口, 让WeatherData 来实现 
        public interface Subject {
              
        
        	public void registerObserver(Observer o);
        
        	public void removeObserver(Observer o);
        
        	public void notifyObservers();
        	
        }
5.  `WeatherData`：主题的具体实现类，聚合了一个 `ArrayList<Observer>` 对象，用于存储观察者集合，并实现了 `Subject` 接口中定义的抽象方法
    
        /**
         * 类是核心
         * 1. 包含最新的天气情况信息 
         * 2. 含有 观察者集合，使用ArrayList管理
         * 3. 当数据有更新时，就主动通知所有的（接入方）就看到最新的信息
         * @author Administrator
         *
         */
        public class WeatherData implements Subject {
              
        	private float temperatrue;
        	private float pressure;
        	private float humidity;
        	// 观察者集合
        	private ArrayList<Observer> observers;
        
        	public WeatherData() {
              
        		observers = new ArrayList<Observer>();
        	}
        
        	public float getTemperature() {
              
        		return temperatrue;
        	}
        
        	public float getPressure() {
              
        		return pressure;
        	}
        
        	public float getHumidity() {
              
        		return humidity;
        	}
        
        	// 当数据有更新时，就调用 setData
        	public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) {
              
        		this.temperatrue = temperature;
        		this.pressure = pressure;
        		this.humidity = humidity;
        		// 调用notifyObservers， 将最新的信息 推送给观察者
        		notifyObservers();
        	}
        
        	// 注册一个观察者
        	@Override
        	public void registerObserver(Observer o) {
              
        		observers.add(o);
        	}
        
        	// 移除一个观察者
        	@Override
        	public void removeObserver(Observer o) {
              
        		if (observers.contains(o)) {
              
        			observers.remove(o);
        		}
        	}
        
        	// 遍历所有的观察者，并通知
        	@Override
        	public void notifyObservers() {
              
        		for (int i = 0; i < observers.size(); i++) {
              
        			observers.get(i).update(this.temperatrue, this.pressure, this.humidity);
        		}
        	}
        }
6.  `Client`：测试代码
    
        public class Client {
              
        
        	public static void main(String[] args) {
              
        		// TODO Auto-generated method stub
        		// 创建一个WeatherData
        		WeatherData weatherData = new WeatherData();
        
        		// 创建观察者
        		CurrentConditions currentConditions = new CurrentConditions();
        		BaiduSite baiduSite = new BaiduSite();
        
        		// 注册到weatherData
        		weatherData.registerObserver(currentConditions);
        		weatherData.registerObserver(baiduSite);
        
        		// 测试
        		System.out.println("通知各个注册的观察者, 看看信息");
        		weatherData.setData(10f, 100f, 30.3f);
        
        		weatherData.removeObserver(currentConditions);
        		// 测试
        		System.out.println();
        		System.out.println("通知各个注册的观察者, 看看信息");
        		weatherData.setData(10f, 100f, 30.3f);
        	}
        
        }

--------------------

观察者模式的好处

1.  观察者模式设计后， 会以集合的方式来管理用户(`Observer`)， 包括注册， 移除和通知。
2.  这样， 我们增加观察者(这里可以理解成一个新的公告板)， 就不需要去修改核心类 `WeatherData`，遵守了 `ocp` 原则

## 5、Jdk Observable 源码分析 ##

1.  `Observable` 的作用和地位等价于 我们前面讲过 `Subject`
2.  `Observable` 是类，不是接口，类中已经实现了核心的方法，即管理`Observer`的方法 `add()`、`delete()`、`notify()`
3.  `Observer` 的作用和地位等价于我们前面讲过的 `Observer`，定义了抽象方法 `update()`
4.  `Observable` 和 `Observer` 的使用方法和前面讲过的一样，只是`Observable` 是类，通过继承来管理观察者，实现观察者模式

> 源码追踪

1.  `Observable`：这个类有点老啊，观察者集合居然用 `Vector<Observer>` 存储
    
        public class Observable {
              
            private boolean changed = false;
            private Vector<Observer> obs;
        
            public Observable() {
              
                obs = new Vector<>();
            }
        
            public synchronized void addObserver(Observer o) {
              
                if (o == null)
                    throw new NullPointerException();
                if (!obs.contains(o)) {
              
                    obs.addElement(o);
                }
            }
            public synchronized void deleteObserver(Observer o) {
              
                obs.removeElement(o);
            }
        
            public void notifyObservers() {
              
                notifyObservers(null);
            }
        
            public void notifyObservers(Object arg) {
              
                Object[] arrLocal;
        
                synchronized (this) {
              
                    if (!changed)
                        return;
                    arrLocal = obs.toArray();
                    clearChanged();
                }
        
                for (int i = arrLocal.length-1; i>=0; i--)
                    ((Observer)arrLocal[i]).update(this, arg);
            }
        
            public synchronized void deleteObservers() {
              
                obs.removeAllElements();
            }
        
            protected synchronized void setChanged() {
              
                changed = true;
            }
        
            protected synchronized void clearChanged() {
              
                changed = false;
            }
        
            public synchronized boolean hasChanged() {
              
                return changed;
            }
        
            public synchronized int countObservers() {
              
                return obs.size();
            }
        }
2.  `Observer`：定义了抽象方法 `update()`，主题方法通过调用观察者的 `update()` 方法将主题推送至具体的观察者
    
        public interface Observer {
              
            void update(Observable o, Object arg);
        }

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[image-20200828235854797]: /images/20221123/6ee2632977094b07a5499f62d087917a.png
[image-20200829001304981]: /images/20221123/6802704f2b5440b48a2dbc4a850aee59.png
[image-20200829001421358]: /images/20221123/f71df6f4001c4f0a88fdabbca0a95705.png
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