【23种设计模式】观察者模式(Observer Pattern)

news/2024/11/26 23:44:24/

个人主页:金鳞踏雨

个人简介:大家好,我是金鳞,一个初出茅庐的Java小白

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目录

观察者模式概念

观察者模式角色

观察者模式代码实现

案例一:电子商务平台&&代码分析

(1)定义目标(Subject)接口

(2)定义观察者(Observer)接口

(3)实现具体目标(ConcreteSubject)类

(4)实现具体观察者(ConcreteObserver)类

(5)创建一个演示示例

运行结果

工作流程

案例二:异步多渠道群发消息(余胜军课程-案例)

(1)定义目标(Subject)接口

(2)定义观察者(Observer)接口

(3)实现具体观察者(ConcreteObserver)类

(4)实现具体目标(ConcreteSubject)类

 (5)启动SpringBoot、访问路由

 运行结果

观察者模式使用场景


观察者模式概念

观察者模式是一种行为型设计模式。

它定义了一种对象之间的一对多依赖关系,使得当一个对象的状态发生变化时,其他依赖该对象的对象都能够自动收到通知并进行相应的更新

这种模式有时又称作发布-订阅模式、模型-视图模式。

一句话概括:当一个对象发送改变的时候,可以通知给其他所有的对象

观察者模式角色

在观察者模式(Observer Pattern)中,通常会涉及以下几个角色:

  1. Subject(目标):也称为 主题 / 目标 或 可观察者,是被观察的对象。它维护了一组观察者对象,并提供了用于添加、删除和通知观察者的方法。当它的状态发生变化时,会通知所有注册的观察者。
  2. Observer(观察者):也称为 订阅者 或 观察者,它定义了一个接口,用于接收目标的通知。观察者可以注册到目标中,以便在目标的状态发生变化时接收相应的通知。
  3. ConcreteSubject(具体目标):具体目标是目标类的子类或实现类。它实现了目标类所定义的方法,并在状态发生变化时通知所有注册的观察者。
  4. ConcreteObserver(具体观察者):具体观察者是观察者接口的实现类。它实现了接收通知的方法,并根据需要做出相应的响应。

四者的关系图如下所示: 

在观察者模式中,目标和观察者之间是松耦合的,目标只知道观察者的接口,并不知道具体的观察者实现。这样可以实现目标和观察者之间的解耦,使系统更加灵活可扩展。

观察者模式代码实现

案例一:电子商务平台&&代码分析

电子商务平台,用户可以在该平台上发布商品,并且其他用户可以关注这些商品的状态变化

(1)定义目标(Subject)接口

/*** 目标(Subject)接口*/
public interface ProductSubject {// 注册void registerObserver(ProductObserver observer);// 删除void removeObserver(ProductObserver observer);// 通知void notifyObservers(String productName, String status);
}

ProductSubject 接口定义了目标(具体目标)的通用方法,包括注册观察者、移除观察者和通知观察者

目标接口提供了一种规范,使得具体目标和具体观察者能够通过接口进行交互,实现松耦合的关系。 

(2)定义观察者(Observer)接口

/*** 观察者(Observer)接口:*/
public interface ProductObserver {// 更新void update(String productName, String status);
}

ProductObserver 接口定义了观察者的通用方法,包括接收目标通知的更新

观察者接口提供了一种规范,使得具体观察者能够实现该接口,并根据自己的需求定义具体的更新行为。 

(3)实现具体目标(ConcreteSubject)类

/*** 具体目标(ConcreteSubject)*/
public class ProductPublisher implements ProductSubject {private Map<String, String> productStatus;private List<ProductObserver> observers;public ProductPublisher() {productStatus = new HashMap<>();observers = new ArrayList<>();}@Overridepublic void registerObserver(ProductObserver observer) {observers.add(observer);}@Overridepublic void removeObserver(ProductObserver observer) {observers.remove(observer);}@Overridepublic void notifyObservers(String productName, String status) {for (ProductObserver observer : observers) {observer.update(productName, status);}}public void updateProductStatus(String productName, String status) {productStatus.put(productName, status);notifyObservers(productName, status);}
}

ProductPublisher 类是具体目标的实现。它维护了一个 productStatus 状态变量,用于存储商品的状态信息。

具体目标类实现了目标接口(ProductSubject),提供了注册观察者、移除观察者和通知观察者的方法。当商品的状态发生变化时,具体目标会调用 notifyObservers() 方法,通知所有已注册的观察者。 

(4)实现具体观察者(ConcreteObserver)类

/*** 具体观察者(ConcreteObserver)*/
public class ProductSubscriber implements ProductObserver {private String name;public ProductSubscriber(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void update(String productName, String status) {System.out.println(name + " 收到商品状态更新:");System.out.println("商品名称:" + productName);System.out.println("状态:" + status);System.out.println();}
}

ProductSubscriber 类是具体观察者的实现。它实现了观察者接口(ProductObserver),提供了更新方法(update())用于接收目标(ProductPublisher)通知的商品状态变化。

每个具体观察者(一对多)可以根据自己的需求做出相应的响应,比如打印商品状态更新。 

(5)创建一个演示示例

public class ObserverPatternDemo {public static void main(String[] args) {// 创建具体目标ProductPublisher productPublisher = new ProductPublisher();// 创建两个具体观察者ProductObserver subscriber1 = new ProductSubscriber("Subscriber 1");ProductObserver subscriber2 = new ProductSubscriber("Subscriber 2");// 注册productPublisher.registerObserver(subscriber1);productPublisher.registerObserver(subscriber2);// 更新productPublisher.updateProductStatus("Product 1", "In Stock");productPublisher.updateProductStatus("Product 2", "Out of Stock");System.out.println("=======================================");// 删除观察者2productPublisher.removeObserver(subscriber2);// 更新(此时只有观察者1收到通知并更新)productPublisher.updateProductStatus("Product 1", "Low Stock");System.out.println("=======================================");productPublisher.updateProductStatus("Product 3", "In Stock");}
}

运行结果

Subscriber 1 收到商品状态更新:
商品名称:Product 1
状态:In Stock

Subscriber 2 收到商品状态更新:
商品名称:Product 1
状态:In Stock

Subscriber 1 收到商品状态更新:
商品名称:Product 2
状态:Out of Stock

Subscriber 2 收到商品状态更新:
商品名称:Product 2
状态:Out of Stock

=======================================
Subscriber 1 收到商品状态更新:
商品名称:Product 1
状态:Low Stock

=======================================
Subscriber 1 收到商品状态更新:
商品名称:Product 3
状态:In Stock

工作流程

  1. 创建具体目标对象(ProductPulisher)和具体观察者对象(ProductSubscriber)。
  2. 具体观察者通过调用具体目标的 registerObserver() 方法注册自己。
  3. 具体目标在状态发生变化时,通过调用 notifyObservers() 方法通知所有注册的观察者。
  4. 注册的观察者收到通知后,会调用其自身的 update() 方法,执行相应的更新操作。

案例二:异步多渠道群发消息(余胜军课程-案例)

定义多种发送消息的方式,采用异步多渠道群发消息。

(1)定义目标(Subject)接口

/*** 目标(Subject)接口*/
public interface Subject {// 添加void addObServer(ObServer obServer);// 通知void notifyObServer(JSONObject jsonObject);// 注册功能在StartService中,因为这是一个SpringBoot的项目,将观察者注册的过程放在SpringBoot启动成功后
}

(2)定义观察者(Observer)接口

/*** 观察者接口*/
public interface ObServer {void sendMsg(JSONObject jsonObject);
}

(3)实现具体观察者(ConcreteObserver)类

SMS的观察者

/*** 具体观察者(ConcreteObserver) 订阅者 (sub) 接收消息*/
@Component
public class SMSObServer implements ObServer {@Overridepublic void sendMsg(JSONObject jsonObject) {System.out.println("使用观察者模式发送短信!!!");}
}

Email的观察者 

/*** 具体观察者(ConcreteObserver) 订阅者 (sub) 接收消息*/
@Component
public class EmailObServer implements ObServer {@Overridepublic void sendMsg(JSONObject jsonObject) {System.out.println("使用观察者模式发送Email!!!");}
}

(4)实现具体目标(ConcreteSubject)类

/*** 具体目标(ConcreteSubject) */
@Component
public class MsgSubject implements Subject{private List<ObServer> listObserver = new ArrayList<>();// 新增Observerpublic void addObServer(ObServer obServer) {listObserver.add(obServer);}private ExecutorService executorService;public MsgSubject() {executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);}// 发通知,给所有的观察者public void notifyObServer(JSONObject jsonObject) {for(ObServer obServer : listObserver) {executorService.execute(new Runnable() {@Overridepublic void run() {obServer.sendMsg(jsonObject);}});}}
}

定义了添加观察者observer的方法,发送通知的方法(异步-线程池)。

注册观察者

/*** 注册*/
@Component
public class StartService implements ApplicationRunner, ApplicationContextAware {@Autowiredprivate SMSObServer smsObServer;@Autowiredprivate EmailObServer emailObServer;@Autowiredprivate MsgSubject msgSubject;private ApplicationContext applicationContext;/*** 当SpringBoot启动成功后,注册SMSObServer、EmailObServer* @param args* @throws Exception*/@Overridepublic void run(ApplicationArguments args) throws Exception {// MsgSubject.addObServer(smsObServer);// MsgSubject.addObServer(emailObServer);/*** 自动注册所有的观察者对象*  1.使用spring获取该Observer下有哪些对象*  2.直接添加到集合中*/Map<String, ObServer> map = applicationContext.getBeansOfType(ObServer.class);for(String key : map.keySet()) {ObServer obServer = map.get(key);msgSubject.addObServer(obServer);}}@Overridepublic void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {this.applicationContext = applicationContext;}
}

 在SpringBoot启动成功后,注册SMSObServer、EmailObServer。

这里使用反射的方式获取到所有的观察者对象。只不过,由于这里使用了Spring的相关内容,故我们直接 在SMSObServer、EmailObServer上加上 @Component注解,将其注册为Bean。

实际上,不使用上述方法,单纯使用反射也是可以实现的。

我们可以通过反射找到哪些类实现了 ObServer 接口,然后将它们添加到集合中,完成注册。

 (5)启动SpringBoot、访问路由

@RestController
public class OrderService {Logger logger = Logger.getLogger("com.harmony.observer.MsgSubject.OrderService");@Autowiredprivate MsgSubject msgSubject;@RequestMapping("/addOrder")public String addOrder() {logger.info("调用数据库下订单代码:");JSONObject jsonObject = new JSONObject();jsonObject.put("sms","18159020099");jsonObject.put("email","1585342780@qq.com");msgSubject.notifyObServer(jsonObject);return "success";}
}
/*** 启动类*/
@SpringBootApplication
public class SpringApplicationDemo {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(SpringApplicationDemo.class);}
}

 运行结果

先用浏览器访问一下这个地址

控制台输出

调用数据库下订单代码:
使用观察者模式发送短信!!!
使用观察者模式发送Email!!! 

观察者模式使用场景

  1. 当一个对象的状态变化,需要通知其他对象进行相应操作时。
  2. GUI界面中,当一个组件的状态改变时,需要通知其他组件进行更新。
  3. 发布-订阅模式中,当一个主题发布新消息时,所有订阅者都会收到通知。
  4. 数据库中,当数据发生变化时,需要触发一系列操作,如更新缓存或发送通知。
  5. 金融领域中,股票市场监控系统可以使用观察者模式来实时监测股价变动。
  6. MVC模式中,当模型的数据改变时,需要通知相关视图进行更新。

总之,当存在一对多的依赖关系,一个对象的状态变化需要通知多个其他对象进行相应的操作时,观察者模式是一种常用的设计模式。它能够实现对象之间的解耦,提高系统的可扩展性和灵活性。

文章到这里就结束了,如果有什么疑问的地方,可以在评论区指出~

希望能和大佬们一起努力,诸君顶峰相见

再次感谢各位小伙伴儿们的支持!!!


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