觀察者設計模式簡述

天氣預報專案需求：

• 天氣預報專案需求，具體要求如下：
• 氣象站可以將每天測量到的溫度，溼度，氣壓等等以公告的形式釋出出去(比如釋出到自己的網站或第三方)
• 需要設計開放型API，便於其他第三方也能接入氣象站獲取資料
• 提供溫度、氣壓和溼度的介面
• 測量資料更新時，要能實時的通知給第三方

傳統方式的思路：

• WeatherData類：
  ①通過對氣象站專案的分析，我們可以初步設計出一個WeatherData類
  ②通過getXxx()方法，可以讓第三方接入，並得到相關資訊
  ③當資料有更新時，氣象站通過呼叫dataChange()去更新資料，當第三方再次獲取時，就能得到最新資料，當然也可以推送
  

• 推送的方式：
  ①CurrentConditions(當前的天氣情況)可以理解成是接入的第三方，在 WeatherData 類中的 dataChange() 方法中，呼叫 CurrentConditions 的 update() 方法，來更新 CurrentConditions(第三方) 中的天氣資料
  

• 程式碼實現：

CurrentConditions：當前天氣情況

// 顯示當前天氣情況（可以理解成是氣象站自己的網站）
public class CurrentConditions {
	// 溫度，氣壓，溼度
	private float temperature;
	private float pressure;
	private float humidity;

	// 更新 天氣情況，是由 WeatherData 來呼叫，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();
	}

	// 顯示
	public void display() {
		System.out.println("***Today mTemperature: " + temperature + "***");
		System.out.println("***Today mPressure: " + pressure + "***");
		System.out.println("***Today mHumidity: " + humidity + "***");
	}
}

WeatherData：包含最新的天氣資訊，呼叫 setData() 方法則將最新的天氣資訊推送至 CurrentConditions

/**
 * 1. 包含最新的天氣情況資訊 
 * 2. 含有 CurrentConditions 物件
 * 3. 當資料有更新時，就主動的呼叫   CurrentConditions物件update方法(含 display), 這樣他們（接入方）就看到最新的資訊
 *  */
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() {
		// 呼叫 接入方的 update
		currentConditions.update(getTemperature(), getPressure(), getHumidity());
	}

	// 當資料有更新時，就呼叫 setData
	public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) {
		this.temperatrue = temperature;
		this.pressure = pressure;
		this.humidity = humidity;
		// 呼叫dataChange， 將最新的資訊 推送給 接入方 currentConditions
		dataChange();
	}
}

Client：測試程式碼

public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		// 建立接入方 currentConditions
		CurrentConditions currentConditions = new CurrentConditions();
		// 建立 WeatherData 並將 接入方 currentConditions 傳遞到 WeatherData中
		WeatherData weatherData = new WeatherData(currentConditions);

		// 更新天氣情況
		weatherData.setData(30, 150, 40);

		// 天氣情況變化
		System.out.println("============天氣情況變化=============");
		weatherData.setData(40, 160, 20);

	}
}

傳統方案問題分析：

• 其他第三方接入氣象站獲取資料的問題
• 無法在執行時動態的新增第三方 (新浪網站)
• 再新增新的第三方時，需要修改 WeatherData 類，違反ocp原則 --> 觀察者模式

觀察者模式(Observer)原理：

• 觀察者模式類似訂牛奶業務
  ①奶站/氣象局： Subject
  ②使用者/第三方網站： Observer
• Subject：登記註冊、移除和通知
  ①registerObserver()：註冊
  ②removeObserver()：移除
  ③notifyObservers()：通知所有的註冊的使用者，根據不同需求，可以是更新資料，讓使用者來取，也可能是實施推送，看具體需求定
• Observer：接收輸入
• 觀察者模式：物件之間多對一依賴的一種設計方案，被依賴的物件為Subject，依賴的物件為Observer， Subject通知Observer變化，比如這裡的奶站是Subject，是1的一方。使用者時Observer，是多的一方。

觀察者模式解決天氣預報需求

簡述：

• 類圖：
• 程式碼實現:

Observer：觀察這的抽象介面，定義了更新天氣資訊的抽象方法

//觀察者介面，有觀察者來實現
public interface Observer {

	public void update(float temperature, float pressure, float humidity);

}

CurrentConditions：具體的觀察者，實現了 update() 方法的業務邏輯

public class CurrentConditions implements Observer {

	// 溫度，氣壓，溼度
	private float temperature;
	private float pressure;
	private float humidity;

	// 更新 天氣情況，是由 WeatherData 來呼叫，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();
	}

	// 顯示
	public void display() {
		System.out.println("***Today mTemperature: " + temperature + "***");
		System.out.println("***Today mPressure: " + pressure + "***");
		System.out.println("***Today mHumidity: " + humidity + "***");
	}
}

BaiduSite：具體的觀察者，實現了 update() 方法的業務邏輯

public class BaiduSite implements Observer {

	// 溫度，氣壓，溼度
	private float temperature;
	private float pressure;
	private float humidity;

	// 更新 天氣情況，是由 WeatherData 來呼叫，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();
	}

	// 顯示
	public void display() {
		System.out.println("===百度網站====");
		System.out.println("***百度網站 氣溫 : " + temperature + "***");
		System.out.println("***百度網站 氣壓: " + pressure + "***");
		System.out.println("***百度網站 溼度: " + humidity + "***");
	}

}

Subject：主題的抽象類，定義了操作觀察者的規範，有新增、移除、通知操作者，通過呼叫 registerObserver() 方法訂閱該主題

//介面, 讓WeatherData 來實現 
public interface Subject {

	public void registerObserver(Observer o);

	public void removeObserver(Observer o);

	public void notifyObservers();
	
}

WeatherData：主題的具體實現類，聚合了一個 ArrayList 物件，用於儲存觀察者集合，並實現了 Subject 介面中定義的抽象方法

/**
 * 類是核心
 * 1. 包含最新的天氣情況資訊 
 * 2. 含有 觀察者集合，使用ArrayList管理
 * 3. 當資料有更新時，就主動通知所有的（接入方）就看到最新的資訊
 * @author Administrator
 *
 */
public class WeatherData implements Subject {
	private float temperatrue;
	private float pressure;
	private float humidity;
	// 觀察者集合
	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;
	}

	// 當資料有更新時，就呼叫 setData
	public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) {
		this.temperatrue = temperature;
		this.pressure = pressure;
		this.humidity = humidity;
		// 呼叫notifyObservers， 將最新的資訊 推送給觀察者
		notifyObservers();
	}

	// 註冊一個觀察者
	@Override
	public void registerObserver(Observer o) {
		observers.add(o);
	}

	// 移除一個觀察者
	@Override
	public void removeObserver(Observer o) {
		if (observers.contains(o)) {
			observers.remove(o);
		}
	}

	// 遍歷所有的觀察者，並通知
	@Override
	public void notifyObservers() {
		for (int i = 0; i < observers.size(); i++) {
			observers.get(i).update(this.temperatrue, this.pressure, this.humidity);
		}
	}
}

Client：測試程式碼

public class Client {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		// 建立一個WeatherData
		WeatherData weatherData = new WeatherData();

		// 建立觀察者
		CurrentConditions currentConditions = new CurrentConditions();
		BaiduSite baiduSite = new BaiduSite();

		// 註冊到weatherData
		weatherData.registerObserver(currentConditions);
		weatherData.registerObserver(baiduSite);

		// 測試
		System.out.println("通知各個註冊的觀察者, 看看資訊");
		weatherData.setData(10f, 100f, 30.3f);

		weatherData.removeObserver(currentConditions);
		// 測試
		System.out.println();
		System.out.println("通知各個註冊的觀察者, 看看資訊");
		weatherData.setData(10f, 100f, 30.3f);
	}

}

觀察者模式的好處:

• 觀察者模式設計後， 會以集合的方式來管理使用者(Observer)， 包括註冊， 移除和通知。
• 這樣， 我們增加觀察者(這裡可以理解成一個新的公告板)， 就不需要去修改核心類 WeatherData，遵守了 ocp 原則

Jdk Observable 原始碼分析

簡述：

• Observable 的作用和地位等價於 我們前面講過 Subject
• Observable 是類，不是介面，類中已經實現了核心的方法，即管理Observer的方法 add()、delete()、notify()
• Observer 的作用和地位等價於我們前面講過的 Observer，定義了抽象方法 update()
• Observable 和 Observer 的使用方法和前面講過的一樣，只是Observable 是類，通過繼承來管理觀察者，實現觀察者模式

原始碼追蹤：

Observable：這個類有點老啊，觀察者集合居然用 Vector 儲存

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();
    }
}

Observer：定義了抽象方法 update()，主題方法通過呼叫觀察者的 update() 方法將主題推送至具體的觀察者

public interface Observer {
    void update(Observable o, Object arg);
}