Java 观察者模式

　　在阎宏博士的《JAVA与模式》一书中开头是这样描述观察者（Observer）模式的：观察者模式是对象的行为模式，又叫发布-订阅（Publish/Subscribe）模式、模型-视图（Model/View）模式、源-监听器（Source/Listener）模式或从属者（Dependents）模式。观察者模式定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。这个主题对象在状态上发生变化时，会通知所有观察者对象，使它们能够自动更新自己。

　　

　　观察者模式的结构

　　一个软件系统通常要求在某个对象的状态变化时，其他的某些对象随之变化。观察者模式是满足这一要求的所有方案中最好的一种。结构图如下：

　　

　　涉及的角色：

　　抽象主题（Subject）角色：抽象主题角色又叫做抽象被观察者（Observable）角色。定义一个可以增加和删除观察者对象的接口，每个主题把所有观察者对象的引用保存在一个集合（例如ArrayList）里面。

　　具体主题（ConcreteSubject）角色：具体主题角色又叫做具体被观察者（Concrete Observable）角色。在具体主题的状态变化时，给所有登记过的观察者发出通知。

　　抽象观察者（Observer）角色：为所有的具体观察者定义一个更新接口，收到主题的通知时更新具体观察者。

　　具体观察者（ConcreteObserver）角色：存储与主题状态适应的状态，实现了抽象观察者角色的更新接口。

　　抽象主题角色类

public abstract class Subject {
    /**
     * 用来保存注册的观察者对象
     */
    private    List<Observer> list = new ArrayList<Observer>();
    /**
     * 注册观察者对象
     * @param observer    观察者对象
     */
    public void attach(Observer observer){
        
        list.add(observer);
        System.out.println("Attached an observer");
    }
    /**
     * 删除观察者对象
     * @param observer    观察者对象
     */
    public void detach(Observer observer){
        
        list.remove(observer);
    }
    /**
     * 通知所有注册的观察者对象
     */
    public void nodifyObservers(String newState){
        
        for(Observer observer : list){
            observer.update(newState);
        }
    }
}

　　具体主题角色类

public class ConcreteSubject extends Subject{
    
    private String state;
    
    public String getState() {
        return state;
    }

    public void change(String newState){
        state = newState;
        System.out.println("主题状态为：" + state);
        //状态发生改变，通知各个观察者
        this.nodifyObservers(state);
    }
}

　　抽象观察者角色类

public interface Observer {
    /**
     * 更新接口
     * @param state    更新的状态
     */
    public void update(String state);
}

　　具体观察者角色类

public class ConcreteObserver implements Observer {
    //观察者的状态
    private String observerState;
    
    @Override
    public void update(String state) {
        /**
         * 更新观察者的状态，使其与目标的状态保持一致
         */
        observerState = state;
        System.out.println("状态为："+observerState);
    }

}

　　客户端类

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //创建主题对象
        ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();
        //创建观察者对象
        Observer observer = new ConcreteObserver();
        //将观察者对象登记到主题对象上
        subject.attach(observer);
        //改变主题对象的状态
        subject.change("new state");
    }

}

　　结果：

　　

　　客户端先创建具体主题类的实例和一个观察者对象。然后，它调用主题对象的attach方法，将观察者对象登记到主题对象上，即把它加入到主题对象的集合中。客户端调用主题对象的change方法后改变了主题对象的状态。主题对象在状态变化时，调用父类的notifyObservers方法，通知所有登记过的观察者对象，更新它们的状态。

 

　　推模型和拉模型

　　观察者模式分为推模型和拉模型两种方式。

　　推模型：不管观察者对象是否需要，主题对象都会向观察者对象推送主题的详细信息。

　　拉模型： 主题对象在通知观察者对象时，只传递少量信息。如果观察者对象需要更具体的信息，观察者对象需要主动向主题对象获取，相当于观察者对象从主题对象中拉数据。通过update方法把主题对象传递给观察者对象，通过主题对象获取信息。

　　前面的例子是推模型，下面给出一个拉模型的实例：

　　拉模型的抽象观察者类 

public interface Observer {
    /**
     * 更新接口
     * @param subject 传入主题对象，方面获取相应的主题对象的状态
     */
    public void update(Subject subject);
}

　　拉模型的具体观察者类

public class ConcreteObserver implements Observer {
    //观察者的状态
    private String observerState;
    
    @Override
    public void update(Subject subject) {
        /**
         * 更新观察者的状态，使其与目标的状态保持一致
         */
        observerState = ((ConcreteSubject)subject).getState();
        System.out.println("观察者状态为："+observerState);
    }

}

　　拉模型的抽象主题类

public abstract class Subject {
    /**
     * 用来保存注册的观察者对象
     */
    private    List<Observer> list = new ArrayList<Observer>();
    /**
     * 注册观察者对象
     * @param observer    观察者对象
     */
    public void attach(Observer observer){
        
        list.add(observer);
        System.out.println("Attached an observer");
    }
    /**
     * 删除观察者对象
     * @param observer    观察者对象
     */
    public void detach(Observer observer){
        
        list.remove(observer);
    }
    /**
     * 通知所有注册的观察者对象
     */
    public void nodifyObservers(){
        
        for(Observer observer : list){
            observer.update(this);
        }
    }
}

　　拉模型的具体主题类

public class ConcreteSubject extends Subject{
    
    private String state;
    
    public String getState() {
        return state;
    }

    public void change(String newState){
        state = newState;
        System.out.println("主题状态为：" + state);
        //状态发生改变，通知各个观察者
        this.nodifyObservers();
    }
}

　　两种模式的比较

　　推模型是假设主题对象知道观察者对象需要的数据；而拉模型是主题对象不知道观察者对象需要什么数据。

　　推模型可能会使观察者对象难以复用，因为观察者对象的update方法是按需要定义形参，可能无法兼顾没有考虑到的使用情况。当新情况出现时，就可能需要提供新的update方法，或者重新实现观察者类；而拉模型不会出现这种情况，因为观察者对象的update方法的形参是主题对象，通过主题对象可以获取所有信息。

 

　　Java对观察者模式的支持

　　java.util库提供了一个Observer接口和一个Observable类。

　　Observer接口

　　只定义了一个update方法。当被观察者对象的状态变化时，被观察者对象的notifyObservers方法就会调用该方法。

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

　　Observable类

　　被观察者类相当于抽象主题类，是java.util.Observable类的子类。有两个方法对Observable的子类来说很重要：一个是setChanged方法，被调用后会设置一个标记变量，代表被观察者对象的状态变化了。第二个是notifyObservers方法，被调用时会调用所有登记过的观察者对象的update方法，更新观察者对象。

public class Observable {
    private boolean changed = false;
    private Vector obs;
   
    /** Construct an Observable with zero Observers. */

    public Observable() {
    obs = new Vector();
    }

    /**
     * 将一个观察者添加到观察者聚集上面
     */
    public synchronized void addObserver(Observer o) {
        if (o == null)
            throw new NullPointerException();
    if (!obs.contains(o)) {
        obs.addElement(o);
    }
    }

    /**
     * 将一个观察者从观察者聚集上删除
     */
    public synchronized void deleteObserver(Observer o) {
        obs.removeElement(o);
    }

    public void notifyObservers() {
    notifyObservers(null);
    }

    /**
     * 如果本对象有变化（那时hasChanged 方法会返回true）
     * 调用本方法通知所有登记的观察者，即调用它们的update()方法
     * 传入this和arg作为参数
     */
    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);
    }

    /**
     * 将观察者聚集清空
     */
    public synchronized void deleteObservers() {
    obs.removeAllElements();
    }

    /**
     * 将“已变化”设置为true
     */
    protected synchronized void setChanged() {
    changed = true;
    }

    /**
     * 将“已变化”重置为false
     */
    protected synchronized void clearChanged() {
    changed = false;
    }

    /**
     * 检测本对象是否已变化
     */
    public synchronized boolean hasChanged() {
    return changed;
    }

    /**
     * Returns the number of observers of this <tt>Observable</tt> object.
     *
     * @return  the number of observers of this object.
     */
    public synchronized int countObservers() {
    return obs.size();
    }
}

　　如何使用？

　　被观察者类Watched

public class Watched extends Observable{
    
    private String data = "";
    
    public String getData() {
        return data;
    }

    public void setData(String data) {
        
        if(!this.data.equals(data)){
            this.data = data;
            setChanged();
        }
        notifyObservers();
    }
    
    
}

　　观察者类Watcher

public class Watcher implements Observer{
    
    public Watcher(Observable o){
        o.addObserver(this);
    }
    
    @Override
    public void update(Observable o, Object arg) {
        
        System.out.println("状态发生改变：" + ((Watched)o).getData());
    }

}

　　测试类Test

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        
        //创建被观察者对象
        Watched watched = new Watched();
        //创建观察者对象，并将被观察者对象登记
        Observer watcher = new Watcher(watched);
        //给被观察者状态赋值
        watched.setData("start");
        watched.setData("run");
        watched.setData("stop");

    }

}

　　先创建Watched和Watcher对象。在创建Watcher对象时，将Watched对象作为参数传入。然后Watched对象调用setData方法，更改Watched对象的状态。Watched对象通知登记过的Watcher对象，调用它的update方法。

　　参考资料

　　《JAVA与模式》之观察者模式