設計模式走一遍---觀察者模式

帥地發表於2018-09-04

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紅燈車過,人停;綠燈人過,車停。每天走在馬路上,到處可見紅綠燈指揮著我們什麼時候可以過馬路,什麼時候不能過馬路。無論是人還是車,都時刻關注著紅綠燈的狀態,一旦紅綠燈的狀態發生了改變,我們總能第一時間發現,並且做出相應的響應.....說真,紅綠燈真的是個偉大的發明。

說到觀察者模式,無非就是觀察者被觀察者之間牽扯到的一些關係。在上面的紅綠燈例子中,紅綠燈就如同被觀察者,我們又稱之為觀察目標,而人行者或開著車的人就如同觀察者,時刻觀察著紅綠燈的變化,紅綠燈一旦發生變化,便會馬上通知觀察者,觀察者也經常會做出相應的反應。

下面我們說下觀察者模式的定義:

觀察者模式定義了物件之間的一種一對多依賴關係,使得每當一個物件狀態發生改變時,其相關依賴物件皆得到通知並被自動更新。

觀察者模式的別名包括髮布-訂閱(Publish/Subscribe)模式、模型-檢視(Model/View)模式、源-監聽器(Source/Listener)模式或從屬者(Dependents)模式。

上面的例子中,紅綠燈就相當於,而路上的人就相當於,每次紅路燈這個目標物件的狀態發生變化,就會通知眾多的觀察者(人)。而觀察者一般也會做出物件的響應

觀察者模式屬於行為型模式

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觀察者模式主要解決的問題:一方的狀態發生了變化,依賴於這一方的觀察者立即能收到通知。

例如我們平時訂閱的微信公眾號,一旦公眾號有新的文章釋出,訂閱者能夠立即收到新的文章推送。

這裡需要注意的是,目標物件會把狀態的變化通知所有觀察者,而不管觀察者的具體身份。自己也並不知道通知的這個人究竟是誰。

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觀察者模式一般包含如下四個角色:

  1. Subject:目標物件,一般設計成抽象類
  2. ConcreteSubject:具體目標物件,Subject的子類。
  3. Observer:觀察者,一般設計為介面
  4. ConcreteObserver:具體觀察者,Observer的實現者

結構圖:

設計模式走一遍---觀察者模式

下面具體介紹下這四個角色:

Subject(目標):目標又被稱為主題,指被觀察的物件,即被觀察者。一般我們會在在目標中定義一個觀察者集合,用來管理觀察者。一個觀察目標可以接受任意數量的觀察者來觀察,它提供一系列方法來增加和刪除觀察者物件,如attach()方法與detach()方法;同時也會定義通知方法notify()。目標類可以是介面,也可以是抽象類或具體類,但一般我們設計為抽象類。

ConcreteSubject(具體目標):具體目標是目標類的子類(介面的實現者),通常它包含有經常發生改變的資料,當它的狀態發生改變時,向它的各個觀察者發出通知;同時它還實現了在目標類中定義的抽象業務邏輯方法

Observer(觀察者):觀察者角色一般是一個介面,它會有一個update方法,當目標物件的狀態發生改變時,這個方法就會被呼叫。

ConcreteObserver(具體觀察者):觀察者介面的實現者,在這個角色中,將會定義目標物件狀態發生變化時所要處理的邏輯。

觀察者模式一般的程式碼實現:

1.目標物件與具體目標物件程式碼示例

public abstract class Subject {  
    //定義一個觀察者集合用於儲存所有觀察者物件  
protected List<Observer> observers = new ArrayList();  

    //註冊方法,用於向觀察者集合中增加一個觀察者  
    public void attach(Observer observer) {  
    observers.add(observer);  
}  

    //登出方法,用於在觀察者集合中刪除一個觀察者  
    public void detach(Observer observer) {  
    observers.remove(observer);  
}  

    //宣告抽象通知方法  
    public abstract void notify();  
    
    //其他方法
}  


//具體目標類ConcreteSubject是實現了抽象目標類Subject的一個具體子類
//其典型程式碼如下所示:

class ConcreteSubject extends Subject {  

    //實現通知方法  
    public void notify() {  
    System.out.println("目標物件狀態發生變化了")
    //遍歷觀察者集合,呼叫每一個觀察者的響應方法  
        for(Observer obs:observers) {  
            obs.update();  
        }  
    }     
}

2.觀察者與具體觀察者程式碼示例

interface Observer {  
    //宣告響應方法  
    public void update();  
}  

//在具體觀察者ConcreteObserver中實現了update()方法
//其典型程式碼如下所示:
class ConcreteObserver implements Observer {  
    //實現響應方法  
    public void update() {  
        System.out.println("觀察者收到通知,正在做相應的處理")  
    }  
}

3.測試程式碼

public class Test{
    public static void main(String[] args){
        Subject sub = new ConcreteSubject();
        sub.attach(new ConcreteObserver());
        //假設狀態發生了變化呼叫notify()方法
        sub.notify();
    }
}

4.列印結果

目標物件狀態發生變化了
觀察者收到通知,正在做相應的處理

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優點:

1、從例子中我們可以看出觀察者和被觀察者是抽象耦合的,只有輕微的關聯關係

2、建立一套觸發機制。目標物件一旦發生變化,便會觸發廣播通知,觀察者一旦收到通知,也會觸發相應的響應。

缺點:

1、如果一個被觀察者物件有很多的直接和間接的觀察者的話,將所有的觀察者都通知到會花費很多時間。

2、如果在觀察者和觀察目標之間有迴圈依賴的話,觀察目標會觸發它們之間進行迴圈呼叫,可能導致系統崩潰。

3、觀察者模式沒有相應的機制讓觀察者知道所觀察的目標物件是怎麼發生變化的,而僅僅只是知道觀察目標發生了變化。

使用場景:

1.一個抽象模型有兩個方面,其中一個方面依賴於另一個方面。將這些方面封裝在獨立的物件中使它們可以各自獨立地改變和複用。

2.一個物件的改變將導致其他一個或多個物件也發生改變,而不知道具體有多少物件將發生改變,可以降低物件之間的耦合度。

3.一個物件必須通知其他物件,而並不知道這些物件是誰。

4.需要在系統中建立一個觸發鏈,A物件的行為將影響B物件,B物件的行為將影響C物件……,可以使用觀察者模式建立一種鏈式觸發機制

最後

Java語言中也有提供了Observer介面,下一篇簡單講解使用下。

參考書籍:

1.設計模式java版。

2.Head First設計模式

3.菜鳥教程網站

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