23种设计模式之观察者模式

1. 简介

观察者模式（Observer Pattern） 是一种行为设计模式。它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。当主题对象的状态发生变化时，会通知所有的观察者对象，使它们能够自动更新自己的状态。
例如，在新闻发布系统中，新闻机构是主题（被观察对象），订阅新闻的用户是观察者。每当新闻机构发布一条新的新闻（主题状态改变），所有订阅的用户（观察者）都会收到通知，然后可以根据自己的需求来查看这条新闻。

结构：

抽象主题（Subject）接口
这个接口定义了添加、删除和通知观察者的方法。它是主题对象必须实现的接口，用于维护观察者列表并在状态改变时通知它们。
具体主题（Concrete Subject）类
具体主题类实现了抽象主题接口。它包含了可以被观察的状态，并且在状态发生变化时，通过调用通知方法来告知观察者。
抽象观察者（Observer）接口
抽象观察者接口定义了更新方法，当收到主题对象的通知时，观察者对象会调用这个方法来更新自己的状态。
具体观察者（Concrete Observer）类
具体观察者类实现了抽象观察者接口。它们根据主题对象通知的内容来执行具体的操作。

2. 代码

2.1 Subject

public interface Subject {void registerObserver(Observer observer);void removeObserver(Observer observer);void notifyObservers();
}

2.2 ConcreteSubject

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class ConcreteSubject implements Subject{private List<Observer> observers = new ArrayList<>();private String state;public String getState() {return state;}public void setState(String state) {this.state = state;notifyObservers();}/** 绑定观察者*/@Overridepublic void registerObserver(Observer observer) {observers.add(observer);}/** 通知观察者*/@Overridepublic void notifyObservers() {for(Observer o : observers){o.update(state);}}/** 解绑观察者*/@Overridepublic void removeObserver(Observer observer) {observers.remove(observer);}
}

2.3 Observer

public abstract class Observer {protected String name;public abstract void update(String message);
}

2.4 ConcreteObserver

public class ConcreteObserver extends Observer{public ConcreteObserver(String name){this.name = name;}public void update(String message){System.out.println( name + "收到通知: " + message);}
}

2.5 Test （测试）

public class Test {public static void main(String[] args) {ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();Observer observer1 = new ConcreteObserver("观察者1");Observer observer2 = new ConcreteObserver("观察者2");subject.registerObserver(observer1);subject.registerObserver(observer2);subject.setState("状态1");subject.setState("状态2");}
}

2.6 运行结果

观察者1收到通知: 状态1
观察者2收到通知: 状态1
观察者1收到通知: 状态2
观察者2收到通知: 状态2

3. 优缺点

观察者模式的优点
- 松耦合
  主题和观察者之间是松耦合的关系。主题只需要知道观察者实现了更新方法，而不需要了解观察者的具体细节。同样，观察者也只需要实现更新方法来响应主题的通知，不需要知道主题内部是如何工作的。这种松耦合使得它们可以独立地变化和扩展。例如，在新闻系统中，可以很容易地添加新的用户设备（观察者）或者新的新闻发布平台（主题），而不会对现有的代码造成太大的干扰。
- 支持广播通信
  一个主题对象的状态变化可以同时通知多个观察者对象，就像广播一样。这使得在需要将信息同时传递给多个接收者的场景中非常有效。例如，在股票交易系统中，股票价格的变化（主题状态变化）可以同时通知多个关注该股票的投资者（观察者）。
观察者模式的缺点
- 可能会导致性能问题
  如果有大量的观察者，当主题状态改变时，通知所有观察者可能会消耗较多的时间和资源。特别是在观察者的更新方法比较复杂或者涉及到网络通信等耗时操作时，这种性能问题会更加明显。例如，在一个大型的物联网系统中，一个传感器（主题）状态变化可能会通知大量的设备（观察者），如果设备的更新操作比较复杂，可能会导致系统响应变慢。
- 可能会导致意外的更新循环
  如果在观察者的更新方法中又对主题对象进行了修改，可能会导致无限的更新循环。例如，在一个数据同步系统中，观察者在更新自己的状态后又修改了主题对象的状态，这可能会触发主题再次通知观察者，从而陷入无限循环。因此，在使用观察者模式时，需要谨慎设计更新逻辑，避免这种情况的发生。