Java 中的觀察者設計模式

觀察者模式是其中一種行為設計模式。觀察者設計模式在你有興趣監聽物件狀態並且想在任何變化時得到通知時非常有用。在觀察者模式中，監聽另一個物件狀態的物件被稱為觀察者，而被觀察的物件被稱為主題。

觀察者設計模式

根據 GoF（Gang of Four），觀察者設計模式的目的是；

定義物件之間的一對多依賴關係，以便當一個物件改變狀態時，所有其依賴者都會被通知並自動更新。

主題包含一個觀察者列表，以通知任何更改其狀態，因此應提供方法，觀察者可以使用該方法註冊和取消註冊自己。主題還包含一個方法，通知所有觀察者任何更改，它可以在通知觀察者時發送更新，或者它可以提供另一個方法來獲取更新。觀察者應該有一個方法來設置要觀察的對象，以及另一個方法，主題將使用該方法來通知它們有關任何更新。Java通過java.util.Observable類和java.util.Observer接口提供了內置平台來實現觀察者模式。然而，它並不常用，因為實現非常簡單，大多數情況下，我們不想為了實現觀察者模式而結束擴展一個類，因為Java不提供類的多重繼承。Java消息服務（JMS）使用觀察者設計模式以及中介者模式來允許應用程序訂閱並發布數據給其他應用程序。模型-視圖-控制器（MVC）框架也使用觀察者模式，其中模型是主題，視圖是觀察者，可以註冊以獲得對模型的任何更改的通知。

觀察者模式Java示例

對於我們的觀察者模式Java程式範例，我們將實現一個簡單的主題，並且觀察者可以註冊到這個主題。每當有新的消息發布到主題時，所有註冊的觀察者將被通知，並且它們可以消耗該消息。根據Subject的要求，這裡是定義了由任何具體主題實現的合同方法的基本Subject接口。

package com.journaldev.design.observer;

public interface Subject {

	//註冊和取消註冊觀察者的方法
	public void register(Observer obj);
	public void unregister(Observer obj);
	
	//通知觀察者變更的方法
	public void notifyObservers();
	
	//從主題獲取更新的方法
	public Object getUpdate(Observer obj);
	
}

接下來，我們將為Observer創建合同，將會有一個方法將Subject附加到觀察者上，另一個方法將被Subject用於通知任何變更。

package com.journaldev.design.observer;

public interface Observer {
	
	//更新觀察者的方法，由主題使用
	public void update();
	
	//與主題附加以觀察
	public void setSubject(Subject sub);
}

現在我們的合同準備好了，讓我們繼續進行主題的具體實現。

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;
		//同步用於確保在收到消息後註冊的任何觀察者都不會收到通知
		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;
	}
	
	//發布消息到主題的方法
	public void postMessage(String msg){
		System.out.println("Message Posted to Topic:"+msg);
		this.message=msg;
		this.changed=true;
		notifyObservers();
	}

}

方法實現註冊和注銷觀察者的步驟非常簡單，額外的方法是postMessage()，客戶端應用將使用它來發送字符串消息到主題。注意布爾變量以跟踪主題狀態的變化並在通知觀察者時使用。這個變量是必需的，這樣如果沒有更新，有人調用notifyObservers()方法，它就不會向觀察者發送虛假通知。還請注意在notifyObservers()方法中使用了同步，以確保通知僅在消息發布到主題之前向已註冊的觀察者發送。這是觀察者的實現，將監視主題。

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;
	}

}

請注意update()方法的實現，其中調用了主題getUpdate()方法來獲取要消耗的消息。我們本可以通過將消息作為參數傳遞給update()方法來避免此調用。這是一個簡單的測試程序來消費我們的主題實現。

package com.journaldev.design.observer;

public class ObserverPatternTest {

	public static void main(String[] args) {
		 // 創建主題 
		MyTopic topic = new MyTopic();
		
		 // 創建觀察者 
		Observer obj1 = new MyTopicSubscriber("Obj1");
		Observer obj2 = new MyTopicSubscriber("Obj2");
		Observer obj3 = new MyTopicSubscriber("Obj3");
		
		 // 將觀察者註冊到主題 
		topic.register(obj1);
		topic.register(obj2);
		topic.register(obj3);
		
		 // 附加觀察者到主題 
		obj1.setSubject(topic);
		obj2.setSubject(topic);
		obj3.setSubject(topic);
		
		 // 檢查是否有任何更新可用 
		obj1.update();
		
		 // 現在發送消息到主題 
		topic.postMessage("New Message");
	}

}

當我們運行上面的程序時，我們得到以下輸出。

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 Observer模式类图

Observer设计模式也被称为发布-订阅模式。它的一些实现包括：

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

关于Java中的Observer设计模式就介绍这些了，希望你喜欢。通过评论和分享表达你的喜爱。