java高级---->Java观察者的原理

　　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，让他们能够自动更新自己。今天我们通过模拟按钮的处理事件来深入Java观察者模式的学习。

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Java观察者的简要说明
Java的按钮点击案例
使用Java中的Observer来模拟按钮监听事件机制
Java中的Observer原理的说明
使用自定义的Observer来过滤按钮监听事件
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Java观察者的简要说明

观察者模式所涉及的角色有：

　　●　抽象主题(Subject)角色：抽象主题角色把所有对观察者对象的引用保存在一个聚集（比如ArrayList对象）里，每个主题都可以有任何数量的观察者。抽象主题提供一个接口，可以增加和删除观察者对象，抽象主题角色又叫做抽象被观察者(Observable)角色。

　　●　具体主题(ConcreteSubject)角色：将有关状态存入具体观察者对象；在具体主题的内部状态改变时，给所有登记过的观察者发出通知。具体主题角色又叫做具体被观察者(Concrete Observable)角色。

　　●　抽象观察者(Observer)角色：为所有的具体观察者定义一个接口，在得到主题的通知时更新自己，这个接口叫做更新接口。

　　●　具体观察者(ConcreteObserver)角色：存储与主题的状态自恰的状态。具体观察者角色实现抽象观察者角色所要求的更新接口，以便使本身的状态与主题的状态像协调。如果需要，具体观察者角色可以保持一个指向具体主题对象的引用。

Java的按钮点击案例

我们建立一个项目去开始今天的测试。项目结构如下：

demo很简单，点击button按钮，修改button上显示的文字

package com.huhx.frame;

import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;

import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JFrame;

/**
 * writer: huhx
 */
public class Jframe extends JFrame {
    private JButton button;

    public Jframe() {
        button = new JButton("text");
        add(button);
        setVisible(true);
        button.addActionListener(new ActionListener() {
            @Override
            public void actionPerformed(ActionEvent e) {
                button.setText("world");
            }
        });
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        new Jframe();
    }
}

使用Java中的Observer来模拟按钮监听事件机制

　　java中的内置观察者模式有两个类：一个是observable被观察者类，一个是observer观察者接口。大体上与自定义模式相同，我们编写程序时只需继承obervable类，具体实现observer接口就可以了。值得注意的是：调用notifyObservers()方法之前，必须先调用setChanged()方法。这是因为observable类中把 changed变量初始化为false,notifyObservers()方法会先检查该变量是否为true,如果不为ture，就不会调用 update()方法，这就要我们调用notifyObservers()之前，先用setChanged()方法将changed变量设置为true。

现在我们以上述例子为引子，使用Java中内置的Observer自己来模拟一个按钮监听事件的案例：

一、创建一个继承obervable类的被观察者，在案例中也就是Button，类记为：MyButton

package com.huhx.observer;

import java.util.Observable;
import java.util.Observer;

/**
 * @author huhx 
 */
public class MyButton extends Observable {
    public void addListeners(Observer observer) {
        addObserver(observer);
    }

    public void process(Object args) {
        setChanged();
        notifyObservers(args);
    }

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

二、创建几个观察这个按钮的观察者，其实就是按钮的监听事件：

模拟点击事件：

package com.huhx.observer;

import java.util.Observable;
import java.util.Observer;

public class ClickObserver implements Observer {

    @Override
    public void update(Observable o, Object arg) {
        if (arg != null) {
            System.out.println("click: " + arg.toString());
        } else {
            System.out.println("click no arg");
        }
    }
}

模拟按下事件：

package com.huhx.observer;

import java.util.Observable;
import java.util.Observer;

public class PressObserver implements Observer {

    @Override
    public void update(Observable o, Object arg) {
        if (arg != null) {
            System.out.println("press: " + arg.toString());
        } else {
            System.out.println("press no arg");
        }
    }
}

三、然后我们写一个测试的类，用于模拟按钮的事件：这里的process方法模拟真实按钮的触发事件，通知所有的观察者。比如我们按下按钮。

package com.huhx.observer;

import java.util.Observable;
import java.util.Observer;

public class PersonTest {

    public static void main(String[] args) {
        MyButton button = new MyButton();
        button.addObserver(new ClickObserver());

        button.addListeners(new Observer() {
            @Override
            public void update(Observable o, Object arg) {
                System.out.println("observer");
            }
        });
        button.process("huhx");
    }
}

五、它的输出结果如下：

observer
click: huhx

Java中的Observer原理的说明

上述我们通过案例，来模拟了按钮的监听事件原理，现在我们通过源码来详细的分析它的运行过程：

一、 Observer是一个观察者可以实现的接口，它的文档说明如下：

A class can implement the Observer interface when it wants to be informed of changes in observable objects.

Observer中有一个update()方法：

void update(Observable o, Object arg); // Observable 是观察者  arg 是notifyObservers方法传入的参数

二、 Observable是一个被观察者继承的类，它的文档说明大致如下：

This class represents an observable object, or "data" in the model-view paradigm. It can be subclassed to represent an object that the application wants to have observed.

Observable有几个重要的方法，我们简单的介绍一下：

void addObserver(Observer o)            // 加入观察者到Vetor中
protected  void clearChanged()          // 设置change为false
int countObservers()                    // 返回Vetor中观察者的数量
void deleteObserver(Observer o)         // 从Vetor中删除指定的观察者
void deleteObservers()                  // 删除所有的观察者
void notifyObservers()                  // 通知Vetor中的观察者
void notifyObservers(Object arg)        // 通知Vetor中的观察者，带参数
boolean hasChanged()                    // 判断是否发生改变
protected  void setChanged()            // 设置changed为true

三、接下来，我们结合上述的例子来分析Observer的原理：

当执行MyButton button = new MyButton()，由于MyButton是继承Observable，所以下述代码会执行。

private boolean changed = false;
private Vector obs;

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

当执行button.addObserver(new ClickObserver())，把参数中的Observer存放在上述初始化的Vetor中(为了适应多线程，用的是Vetor)

public synchronized void addObserver(Observer o) {
    if (o == null)
        throw new NullPointerException();
    if (!obs.contains(o)) {
        obs.addElement(o);
    }
}

当执行button.process("huhx")，如果被观察者发生了改变，就通知Vetor中的观察者去执行update方法。

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);
}

使用自定义的Observer来过滤按钮监听事件

上述案例中，我们还无法做到对观察者的过滤通知，现在我们自己实现一个Observer，来对事件监听的事件过滤，更好的模拟按钮的事件机制。

一、定义一个常量类，用于各种事件的标记：

package com.huhx.myobserver;

/**
 * huhx 陈慧
 */
public class Event {
    // 触发所有的Listener
    public static final int ALL = -1;
    // 触发内部定义的Listener
    public static final int DEFAULT = 0;
    public static final int CLICK = 1;
    public static final int PRESS = 2;
    public static final int DOWN = 3;
    public static final int FOCUE = 4;
}

二、定义一个Listener接口，和Java内置的Observer作用类似，注意方法中的参数是MyObservable

package com.huhx.listener;

import com.huhx.myobserver.MyObservable;

public interface Listener {

    void actionPerformed(MyObservable o, Object arg);
}

三、定义几个实现Listener的观察者，也就是事件：

模拟点击事件：

package com.huhx.listener;

import com.huhx.myobserver.MyObservable;

/**
 * 陈慧
 * @author Linux
 *
 */
public class ClickListener implements Listener {
    @Override
    public void actionPerformed(MyObservable o, Object arg) {
        if (arg != null) {
            System.out.println("click: " + arg);
        } else {
            System.out.println("click");
        }
    }
}

模拟按下事件：

package com.huhx.listener;

import com.huhx.myobserver.MyObservable;

public class PressListener implements Listener {

    @Override
    public void actionPerformed(MyObservable o, Object arg) {
        System.out.println("press");
    }
}

模拟定义在内部类中的事件：

package com.huhx.listener;

import com.huhx.myobserver.MyObservable;

public class DefaultListener implements Listener {

    @Override
    public void actionPerformed(MyObservable o, Object arg) {

    }
}

四、定义一个类似于Observable类的自定义被观察者：

package com.huhx.myobserver;

import java.util.Vector;

import com.huhx.listener.ClickListener;
import com.huhx.listener.Listener;
import com.huhx.listener.PressListener;

/**
 * 
 * @author huhx
 *
 */
public class MyObservable {
    private boolean changed = false;
    private Vector<Listener> obs;
    Object[] arrLocal;

    public MyObservable() {
        obs = new Vector<>();
    }

    protected synchronized void clearChanged() {
        changed = false;
    }

    public void notifyObserverByEvent(int event, Object args) {
        synchronized (this) {
            if (!changed)
                return;
            arrLocal = obs.toArray();
            clearChanged();
        }
        notifyFixObserver(event, args);
    }

    private void notifyFixObserver(int event, Object args) {
        Listener listener = null;
        for (int i = arrLocal.length - 1; i >= 0; i--) {
            listener = (Listener) arrLocal[i];
            switch (event) {
            case Event.PRESS:
                if (listener instanceof PressListener)
                    ((PressListener) listener).actionPerformed(this, args);
                break;
            case Event.CLICK:
                if (listener instanceof ClickListener)
                    ((ClickListener) listener).actionPerformed(this, args);
                break;
            case Event.DEFAULT:
                if (listener instanceof Listener)
                    listener.actionPerformed(this, args);
                break;
            case Event.ALL:
                listener.actionPerformed(this, args);
                break;
            default:
                break;
            }
        }
    }

    public void notifyObserverByEvent(int event) {
        notifyObserverByEvent(event, null);
    }

    public void notifyObserverByEvent(Object args) {
        notifyObserverByEvent(Event.ALL, args);
    }

    public synchronized void addListener(Listener listener) {
        if (listener == null)
            throw new NullPointerException();
        if (!obs.contains(listener)) {
            obs.addElement(listener);
        }
    }

    protected synchronized void setChanged() {
        changed = true;
    }
}

五、为了简化Button的使用，我们仿造Java中的做法，先创建一个AbstractButton，用于处理共公的代码：

package com.huhx.myobserver;

import com.huhx.listener.Listener;

public class AbstractButton extends MyObservable {
    public void addListeners(Listener listener) {
        addListener(listener);
    }

    public void process(int source, Object args) {
        setChanged();
        switch (source) {
        case Event.CLICK:
            notifyObserverByEvent(Event.CLICK, args);
            break;
        case Event.PRESS:
            notifyObserverByEvent(Event.PRESS, args);
            break;
        case Event.DEFAULT:
            notifyObserverByEvent(Event.DEFAULT, args);
            break;
        case Event.ALL:
            notifyObserverByEvent(Event.ALL, args);
        default:
            break;
        }
    }

    public void process(int source) {
        process(source, null);
    }
}

六、创建一个被观察者，也就是我们的按钮Button

package com.huhx.myobserver;

/**
 * 
 * @author Linux
 *
 */

public class MyButtton extends AbstractButton {

}

七、在测试中使用：

package com.huhx.myobserver;

import com.huhx.listener.ClickListener;
import com.huhx.listener.Listener;

public class PersonTest {
    public static void main(String[] args) {
        MyButtton buttton = new MyButtton();
        buttton.addListener(new Listener() {
            @Override
            public void actionPerformed(MyObservable observable, Object object) {
                System.out.println("listener");
                System.out.println(observable + ", object: " + object.toString());
            }
        });

        buttton.addListener(new ClickListener());
        buttton.process(Event.CLICK);
//        buttton.process(Event.DEFAULT, "world");
    }
}

它的输出结果如下：

click: 陈慧

观察者模式的应用

一、观察者模式的优点

观察者和被观察者之间是抽象耦合

　　如此设计，则不管是增加观察者还是被观察者都非常容易扩展，而且在Java中都已经实现的抽象层级的定义，在系统扩展方面更是得心应手。

建立一套触发机制

　　根据单一职责原则，每个类的职责是单一的，那么怎么把各个单一的职责串联成真实世界的复杂的逻辑关系呢？比如，我们去打猎，打死了一只母鹿，母鹿有三个幼崽，因失去了母鹿而饿死，尸体又被两只秃鹰争抢，因分配不均，秃鹰开始斗殴，然后羸弱的秃鹰死掉，生存下来的秃鹰，则因此扩大了地盘……这就是一个触发机制，形成了一个触发链。观察者模式可以完美地实现这里的链条形式。

二、观察者模式的缺点

　　观察者模式需要考虑一下开发效率和运行效率问题，一个被观察者，多个观察者，开发和调试就会比较复杂，而且在Java中消息的通知默认是顺序执行，一个观察者卡壳，会影响整体的执行效率。在这种情况下，一般考虑采用异步的方式。

　　多级触发时的效率更是让人担忧，大家在设计时注意考虑。

三、观察者模式的使用场景

关联行为场景。需要注意的是，关联行为是可拆分的，而不是“组合”关系。
事件多级触发场景。
跨系统的消息交换场景，如消息队列的处理机制。