Java中的观察者设计模式

观察者模式是行为设计模式之一。观察者设计模式在您关心对象状态并希望在发生任何更改时得到通知时非常有用。在观察者模式中，观察另一个对象状态的对象被称为观察者，而被观察的对象被称为主题。

观察者设计模式

根据GoF，观察者设计模式的目的是：

定义对象之间的一对多依赖关系，以便当一个对象改变状态时，所有依赖于它的对象都会被通知并自动更新。

主题包含一个观察者列表，以通知其状态的任何更改，因此它应提供方法，观察者可以使用这些方法注册和注销自己。主题还包含一个方法，用于通知所有观察者任何更改，它可以在通知观察者的同时发送更新，也可以提供另一个方法来获取更新。观察者应该有一个方法来设置要观察的对象，以及另一个方法，由主题用于通知它们任何更新。Java提供了通过java.util.Observable类和java.util.Observer接口实现观察者模式的内置平台。然而，它并不被广泛使用，因为实现非常简单，而且大多数情况下，我们不希望为了实现观察者模式而继承一个类，因为Java不支持类的多继承。Java消息服务（JMS）使用观察者设计模式以及中介者模式，允许应用程序订阅和发布数据到其他应用程序。模型-视图-控制器（MVC）框架也使用观察者模式，其中模型是主题，视图是观察者，可以注册以获取对模型的任何更改的通知。

观察者模式Java示例

对于我们的观察者模式Java程序示例，我们将实现一个简单的主题，观察者可以注册到这个主题上。每当有新消息发布到主题上时，所有注册的观察者都将收到通知，他们可以消费这条消息。根据Subject的要求，这里是定义了由任何具体主题实现的合同方法的基础Subject接口。

package com.journaldev.design.observer;

public interface Subject {

	//用于注册和注销观察者的方法
	public void register(Observer obj);
	public void unregister(Observer obj);
	
	//通知观察者更改的方法
	public void notifyObservers();
	
	//从主题获取更新的方法
	public Object getUpdate(Observer obj);
	
}

接下来我们将为Observer创建合同，其中将有一个方法将主题附加到观察者上，另一个方法将由Subject用于通知任何更改。

package com.journaldev.design.observer;

public interface Observer {
	
	//更新观察者的方法，由主题使用
	public void update();
	
	//与主题关联以观察
	public void setSubject(Subject sub);
}

现在我们的合同已经准备好了，让我们继续进行我们主题的具体实现。

package com.journaldev.design.observer;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class MyTopic implements Subject {

	private List observers;
	private String message;
	private boolean changed;
	private final Object MUTEX= new Object();
	
	public MyTopic(){
		this.observers=new ArrayList<>();
	}
	@Override
	public void register(Observer obj) {
		if(obj == null) throw new NullPointerException("Null Observer");
		synchronized (MUTEX) {
		if(!observers.contains(obj)) observers.add(obj);
		}
	}

	@Override
	public void unregister(Observer obj) {
		synchronized (MUTEX) {
		observers.remove(obj);
		}
	}

	@Override
	public void notifyObservers() {
		List observersLocal = null;
		//使用同步来确保在接收到消息后注册的任何观察者都不会收到通知
		synchronized (MUTEX) {
			if (!changed)
				return;
			observersLocal = new ArrayList<>(this.observers);
			this.changed=false;
		}
		for (Observer obj : observersLocal) {
			obj.update();
		}

	}

	@Override
	public Object getUpdate(Observer obj) {
		return this.message;
	}
	
	//将消息发布到主题的方法
	public void postMessage(String msg){
		System.out.println("Message Posted to Topic:"+msg);
		this.message=msg;
		this.changed=true;
		notifyObservers();
	}

}

实现注册和取消注册观察者的方法非常简单，额外的方法是postMessage()，客户端应用程序将使用它向主题发布字符串消息。请注意布尔变量以跟踪主题状态的更改，并在通知观察者时使用。这个变量是必需的，这样如果没有更新并且有人调用notifyObservers()方法，它就不会向观察者发送错误的通知。还要注意在notifyObservers()方法中使用同步，以确保只在发布消息到主题之前注册的观察者才会收到通知。这里是监视主题的观察者的实现。

package com.journaldev.design.observer;

public class MyTopicSubscriber implements Observer {
	
	private String name;
	private Subject topic;
	
	public MyTopicSubscriber(String nm){
		this.name=nm;
	}
	@Override
	public void update() {
		String msg = (String) topic.getUpdate(this);
		if(msg == null){
			System.out.println(name+":: No new message");
		}else
		System.out.println(name+":: Consuming message::"+msg);
	}

	@Override
	public void setSubject(Subject sub) {
		this.topic=sub;
	}

}

请注意update()方法的实现，其中调用了主题getUpdate()方法以获取要消耗的消息。我们本可以通过将消息作为参数传递给update()方法来避免这种调用。这是一个简单的测试程序来消费我们的主题实现。

package com.journaldev.design.observer;

public class ObserverPatternTest {

	public static void main(String[] args) {
		//创建主题
		MyTopic topic = new MyTopic();
		
		//创建观察者
		Observer obj1 = new MyTopicSubscriber("Obj1");
		Observer obj2 = new MyTopicSubscriber("Obj2");
		Observer obj3 = new MyTopicSubscriber("Obj3");
		
		//将观察者注册到主题
		topic.register(obj1);
		topic.register(obj2);
		topic.register(obj3);
		
		//附加观察者到主题
		obj1.setSubject(topic);
		obj2.setSubject(topic);
		obj3.setSubject(topic);
		
		//检查是否有更新可用
		obj1.update();
		
		//现在向主题发送消息
		topic.postMessage("New Message");
	}

}

当我们运行上面的程序时，我们得到以下输出。

Obj1:: No new message
Message Posted to Topic:New Message
Obj1:: Consuming message::New Message
Obj2:: Consuming message::New Message
Obj3:: Consuming message::New Message

Java观察者模式类图

观察者设计模式也被称为发布-订阅模式。一些其实现包括：

• Swing中的java.util.EventListener
• javax.servlet.http.HttpSessionBindingListener
• javax.servlet.http.HttpSessionAttributeListener

关于Java中的观察者设计模式就介绍这么多，希望你喜欢。通过评论和与他人分享来表达你的喜爱吧。