观察者模式(Observer Pattern)

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1. 概述

观察者模式，是在对象间定义一个一对多的关系。

当“一个” 对象的改变状态，依赖它的对象都会收到通知，并自动更新。

其中，“一个” 对象称作主题、可观察者、被观察者；

“多个” 对象被称作观察者、倾听者、订阅者。

这有点类似报社和读者的关系：发生新闻后，报社通过报纸来通知读者。

实际上就是一个典型的观察者模式。

事实上，观察者模式是 JDK 乃至实际程序和库中使用得最多的设计模式。

基本上所有的 Java GUI 均实现了观察者模式。（也就是 Listener）

2. 实现方式

2.1 实现思路

  1. 封装变化

    观察者模式中，主题的状态和观察者的种类和数量都会变化。

    所以，需要对观察者进行封装。

    同理，观察者也可能订阅多个主题，所以主题也需要进行封装。

  2. 针对接口编程，不针对实现编程

    所以，我们使用接口，分别将主题和观察者进行封装。

    实际上就是让各个主题实现统一的 Subject 接口；观察者实现统一的 Observer 接口。

  3. 多用组合，少用继承

    观察者模式是一个一对多的依赖关系，这意味着，主题必须维护一个观察者列表。

    状态改变后，通过调用通知方法来逐个通知观察者。

    实际上，这意味着将观察者组合进了主题中。

2.2 图解

3. 新设计原则——松耦合

为了交互对象之间的松耦合设计而努力！

所谓的松耦合，指的就是两个类、函数、模块之间相关度不高，改变其中的一个类不会造成另一个类的大幅变化。

观察者模式通过接口的形式来进行交互，主题可以随时增加和删除观察者列表中的观察者；

观察者也不需要关心主题的内容，它只需要接受主题的通知就可以了。

4. 气象站例子的 UML 图解

5. 推和拉

实际上，主题向观察者发送通知并不只有主题向观察者推送这一个方法；

我们还可以让观察者主动从主题拉取数据。

它们的主要区别在于：推的通知方法包含数据，而拉的不包含，只负责传输主题的引用。

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// Push
public void notifyObservers() {
  for (observer : list) {
    observer.update: 2016-11-25
  }
}

// Pull
public void notifyObservers() {
  for (observer : list) {
    observer.update: 2016-11-25
  }
}

拉的方法实现起来也很方便：

  1. 首先主题提供 getter
  2. 随后将主题本身作为参数传递给观察者即可。

采用拉的好处在于，观察者种类繁多，需要的数据不尽相同，这样一来，观察者只需要获取自己感兴趣的数据即可，而不需要同时拿到一大堆自己不想要的数据。

书中提到

如果采用拉，当扩展功能的时候，就不必要更新和修改观察者的调用，而只需改变自己来允许更多的 getter 方法来取得新增的状态。

这个观点固然不错，但是实际上，我们可以通过将数据封装成一个类来解决调用的问题。

事实上，根据 OO 设计的原则，应该 Tell, Don’t Ask ，所以使用推的方法会更好。

6. Java 内置的观察者模式

Java API 中内置了一个观察者模式，包含一个基本的 Observer 接口和一个 Observable 类。

我们可以使用 Java 的内置 API 来快速的实现观察者模式，而不需要自己再造轮子。

基本的类图如下：

其中，setChanged() 方法是用来指示状态改变的。在调用 notifyObservers() 之前，需要先调用这个方法。

同时，Java 也实现了推和拉的方式。

不带参数的 notifyObservers() 使用的是拉的方法，而带参数的使用的是推。

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public notifyObservers(Objecgt arg) {
  if (changed) {
    for (observer : list) {
      observer.update: 2016-11-25
    }
  }
}

public notifyObservers() {
  notifyObservers(null);
}

7. Java 内置观察者模式的缺陷

  1. 违反面对接口编程原则

    由于 Observable 是一个类，并且实现了自己的通知方法，我们的通知途径就被绑定在了 Observable 的具体实现上，无法轻易改变。这也导致了对观察者的通知次序被绑定而无法改变。

    同时，由于 Java 禁止多重继承，所以无法对 Observable 进行复用。

  2. 违反多用组合，少用继承

    Observable 中的 setChanged() 方法是 protected 的，

    这意味着如果不继承 Observable 就无法修改 setChanged() 方法。

所以，如果应用要求弹性高，那么更好的方法应该是：

自己重新造轮子！

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