设计模式之【观察者模式】

设计模式之【观察者模式】 什么是观察者模式?观察者模式与发布订阅模式有什么不同呢?观察者模式在开源代码中如何应用?让我们一起学习设计模式之【观察者模式】。

表妹:哥啊,最近有个粉丝,老是动不动就喷。

:是不是你写的文章不好呀?

表妹:才不是,也收到很多粉丝的鼓励和点赞。

:这种网络喷子把他从粉丝列表中移除就好啦。

你看,这不就是我们设计模式中的观察者模式嘛?该模式又称为发布-订阅模式

定义对象间一种一对多的依赖关系,使得每当一个对象改变状态,则所有依赖于它的对象都会得到通知并被自动更新。

它和生产-消费模型有什么区别呢?

不同点:

观察者模式(发布-订阅模型),是一对多的关系,可以以同步的方式实现,也可以以异步的方式实现,订阅者之间没有竞争关系。

生产-消费模型,是多对多的关系,一般以异步的方式实现,消费者之间存在竞争关系。

共同点:

两者都可以达到解耦的作用。

观察者模式

 

  • Observable被观察者

    定义被观察者必须实现的职责,它必须能够动态地增加、取消观察者。它一般是抽象类或者是实现类,仅仅完成作为被观察者必须实现的职责:管理观察者并通知观察者。

  • Observer观察者

    观察者接收到消息后,即进行update(更新方法)操作,对接收到的信息进行处理。

  • ConcreteObservable具体的被观察者

    定义被观察者自己的业务逻辑,同时定义对哪些事件进行通知。

  • ConcreteObserver具体的观察者

    每个观察在接收到消息后的处理反应是不同,各个观察者有自己的处理逻辑。

我们熟悉的公共号就是一种观察者模式。一个公众号,会有多个粉丝对象来关注,当公众号发布推文的时候,所有关注的粉丝都会收到公众号更新的通知,然后粉丝们会对通知做出相应的响应,执行相应的业务功能处理,比如阅读文章,点赞文章,收藏文章等。

首先,定义观察者和被观察者两个接口,方便扩展。

1 interface Observable {
2     void addObserver(Observer observer); 3 void removeObserver(Observer observer); 4 void notifyObservers(String message); 5 }
6 interface Observer { 7 void update(String name, String message); 8 }

ConcreteObservable:OfficialAccountOwner公众号主,具体的被观测者。

 1 class OfficialAccountOwner implements Observable {
 2     // 存储已注册的观察者,当事件发生时,通知列表中的所有观察者
 3     private List<Observer> fans; 4 private String name; 5 6 public OfficialAccountOwner(String name) { 7 this.name = name; 8 this.fans = new LinkedList<>(); 9  } 10 11 // 发布文章 12 public void sendMessage(String message) { 13 this.notifyObservers(message); 14  } 15 16  @Override 17 public void addObserver(Observer observer) { 18 this.fans.add(observer); 19  } 20 21  @Override 22 public void removeObserver(Observer observer) { 23 this.fans.remove(observer); 24  } 25 26  @Override 27 public void notifyObservers(String message) { 28 this.fans.forEach(fan-> { 29 fan.update(this.name, message); 30  }); 31  } 32 }

ConcreteObserver:具体的观察者,Fans1和Fans2。

 1 class Fans1 implements Observer {
 2     private String name; 3 4 public Fans1(String name) { 5 this.name = name; 6  } 7 8  @Override 9 public void update(String name, String message) { 10 System.out.println(this.name + "阅读" + name + "发的文章: " + message); 11  } 12 } 13 ​ 14 class Fans2 implements Observer { 15 private String name; 16 17 public Fans2(String name) { 18 this.name = name; 19  } 20 21  @Override 22 public void update(String name, String message) { 23 System.out.println(this.name + "一键三连了" + name + "发的文章。"); 24  } 25 }

接下来,我们来看一下实现效果。

 1 public class Demo {
 2     public static void main(String[] args) { 3 OfficialAccountOwner DaWei = new OfficialAccountOwner("Gopher大威"); 4 Fans1 lisi = new Fans1("李四"); 5 Fans2 wangwu = new Fans2("王五"); 6  DaWei.addObserver(lisi); 7  DaWei.addOvserver(wangwu); 8 DaWei.sendMessage("设计模式之【观察者模式】"); 9 // 李四这个粉丝,老是无缘无故喷,移除他 10  DaWei.removeObserver(lisi); 11 DaWei.sendMessage("设计模式之【发布订阅模式】"); 12  } 13 } 14 ​ 15 // 打印结果: 16 李四阅读Gopher大威发的文章:设计模式之【观察者模式】。 17 王五一键三连了Gopher大威发的文章。 18 // 粉丝李四被移除后 19 王五一键三连了Gopher大威发的文章。

你看,通过观察者模式,将观察者和被观察者代码解耦。如果观察者对象有新的更新逻辑的话,只需要添加一个实现了Observer接口的类,并通过addObserver()函数将它注册到观察者列表中即可,当被观察者有事件响应的时候,就会通知到列表中的所有观察者。

观察者模式的优点

  • 观察者和被观察者之间是抽象耦合

    如此设计,则不管是增加观察者还是被观察者都非常容易扩展,而且在Java中都已经实现的抽象层级的定义,在系统扩展方面更是得心应手。

  • 建立一套触发机制

观察者模式的缺点

  • 如果一个被观察者对象有很多的直接和间接的观察者的话,将所有的观察者都通知到会很花时间。

  • 如果观察者和观察目标间有循环依赖,可能导致系统崩溃。

  • 没有相应的机制让观察者知道所观察的目标对象是怎么发生变化的。

观察者模式的应用场景

  • 关联行为场景。需要注意的是,关联行为是可拆分的,而不是“组合”关系。

  • 事件多级触发场景。

  • 跨系统的消息交换场景,如消息队列的处理机制。

注意事项

采用异步非阻塞方式,可以避免某一观察者错误导致系统卡壳。实际场景可选择消息队列,spring事件机制等。

观察者模式在开源代码中的应用

Spring中的事件驱动模型也叫发布订阅模式,是观察者模式的一个典型应用。

事件机制的实现需要三个部分,事件源、事件、事件监听器。

ApplicationEvent就相当于事件,ApplicationListener相当于事件监听器,ApplicaitonContext就是事件源。

通过ApplicationEvent抽象类和ApplicationListener接口,可以实现ApplicationContext事件处理。监听器在处理Event时,通常会进行判断传入的Event是不是自己所要处理的,使用instanceof关键字。

ApplicationEventMulticaster事件广播器实现了监听器的注册,一般不需要我们实现,只需要显示的调用applicationcontext.publisherEvent方法即可。

感兴趣的同学,可以去看一下源码。

总结

观察者模式的应用场景非常广泛,小到代码层面的解耦,大到架构层面的系统解耦,再或者一些产品的设计思路,都有这种模式的影子,比如,邮件订阅,RSS Feeds,本质上都是观察者模式。不同的应用场景和需求下,这个模式也有截然不同的实现方式,有同步阻塞的实现方式,也有异步非阻塞的实现方式;有进程内的实现方式,也有跨进程的实现方式。

参考

极客时间专栏《设计模式之美》

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