轉載：設計模式（中文-文字版）

目錄：

簡單目標任務實現

觀察者模式介紹

觀察者模式代碼實現

觀察者模式是JDK中使用最多的模式之一，非常有用。我們也會一并介紹一對多關系，以及松耦合（對，沒錯,我們說耦合）。有了觀察者，你將會消息靈通。

文章首先從一個案例入手開始介紹。這個案例是這樣的，團隊承包了一個氣象站的氣象發布系統。

工作合約 恭喜貴公司獲選為敝公司建立下一代Internet氣象觀測站！ 該氣象站必須建立在我們專利申請中的W eatherD ata對象 上，由W eatherD ata對象負責追蹤目前的天氣狀況（溫度、 濕度、氣壓）。我們希望貴公司能建立一個應用，有三種 布告板，分別顯示目前的狀況、氣象統計及簡單的預報。 當WeatherObject對象獲得最新的測量數據時，三種布告板 必須實時更新。 而且，這是一個可以擴展的氣象站，Weather-O-Rama氣象 站希望公布一組API，好讓其他開發人員可以寫出自己的 氣象布告板，并插入此應用中。我們希望貴公司能提供這 樣的API。 Weathe r - O-Ra m a 氣象站有很好的商業營運模式：一旦客 戶上鉤，他們使用每個布告板都要付錢。最好的部分就是， 為了感謝貴公司建立此系統，我們將以公司的認股權支付 你。 我們期待看到你的設計和應用的alpha版本。 真摯的 Johnny Hurricane——Weather-O-Rama氣象站執行長 附注：我們正通宵整理WeatherData源文件給你們。

　　此系統中的三個部分是氣象站（獲取實際氣象數據的物理裝置）、WeatherData對象（追蹤來自氣象站的數據，并更新布告板）和布告板（顯示目前天氣狀況給用戶看）。如下圖：

1.簡單的實現

再次理清思路：WeatherData對象可以獲取天氣信息（溫度，濕度，氣壓等），然后將這些天氣信息發送給布告板。那么我們可以很簡單的實現：

public class WeatherData { // 實例變量聲明 public void measurementsChanged() { float temp = getTemperature(); float humidity = getHumidity(); float pressure = getPressure(); currentConditionsDisplay.update(temp, humidity, pressure); statisticsDisplay.update(temp, humidity, pressure); forecastDisplay.update(temp, humidity, pressure); } // 這里是其他WeatherData方法 }

　　很直觀，很容易理解，currentConditionsDisplay等代表三塊布告板，通過measurementsChanged方法告訴三個布告板天氣信息。然而，有以下幾個問題：

A. 我們是針對具體實現編程，而非針對接
B. 對于每個新的布告板，我們都得修改代碼。
C. 我們無法在運行時動態地增加（或刪除）布告板
D. 布告板沒有實現一個共同的接口。
E. 我們尚未封裝改變的部分。
F. 我們侵犯了WeatherData類的封裝。

?2.觀察者模式

簡單的認識下觀察者模式。比如報紙，客戶訂閱報紙，然后報社發送報紙到訂閱的用戶手里。報社就是一個主題，而訂閱的客戶就是觀察者。

定義：

觀察者模式定義了對象之間的一對多依賴，這樣一來，當一個對象改變狀態時，它的所有依賴者都會收到通知并自動更新。

主題和觀察者定義了一對多的關系。觀察者依賴于此主題，只要主題狀態一有變化，觀察者就會被通知。根據通知的風格，觀察者可能因此而更新。稍后你會看到，實現觀察者模式的方法不只一種，但是以包含Subject與Observer接口的類設計的做法最常見。

那么，氣象數據更新便可以這樣設計為觀察者模式：

利用觀察者模式，主題是具有狀態的對象，并且可以控制這些狀態。也就是說，有“一個”具有狀態的主題。另一方面，觀察者使用這些狀態，雖然這些狀態并不屬于他們。有許多的觀察者，依賴主題來告訴他們狀態何時改變了。這就產生一個關系：“一個”主題對“多個”觀察者的關系。

從結果往前看很容易理解觀察者模式，但如果接到了需求怎么適配到觀察者模式呢？首先，明顯的是一對多的訂閱模式，主題天氣更新后，觀察者們布告板因此而更新天氣。需要考慮的是布告板是不同的，風格不同，但主題只有一個或者說主題的通知方式只有一個，怎樣才能使布告板統一接受規則呢？那就是接口，只要所有的布告板實現了接口的update方法，通過update方法便可以獲取天氣信息。由此可以獲得最終設計：

剛開始看書看到這些類圖可能有點頭暈，別擔心，那只是因為對內容還不熟悉，只要跟著敲一遍代碼，一切就很容易理解了。下面就是代碼實現了。

3.代碼實現

3.1Subject接口

先定義主題的接口，氣象站有多個，這些氣象站都是一個個的主題，每個主題都可以發送天氣信息給它的訂閱者。為了規范信息發送格式，我們需要規定這些主題必須實現一些固定格式的方法。

/*** 主題：天氣變化管理接口* Created by mrf on 2016/3/1.*/ public interface Subject {//注冊觀察者public void registerObserver(Observer o);//移除觀察者public void removeObserver(Observer o);//當天氣改變時，這個方法會被調用，以通知所有的觀察者public void notifyObservers(); }

　　3.2Observer接口

同樣，觀察者有多個，這些觀察者各不相同，但都要以相同的方式接收天氣信息，那么就必須實現一個觀察者的接口：

/*** 觀察者接口* Created by mrf on 2016/3/1.*/ public interface Observer {/*** 天氣更新通知* @param temp 氣象觀測值：溫度* @param humidity 氣象觀測值：濕度* @param pressure 氣象觀測值：壓強*/public void update(float temp, float humidity, float pressure); }

　　3.3Diplay接口

根據得到的信息展示可以統一成一個方式，即實現Display的顯示方法，當然，各自也可以自己添加自己的方法。

/*** 顯示信息接口：當布告板需要顯示時調用此方法* Created by mrf on 2016/3/1.*/ public interface DisplayElement {public void display(); }

　　3.4WeatherData主題

接下來就是天氣主題，天氣主題需要實現Subject接口以統一信息管理標準

/*** 觀察者模式--天氣更新* 角色：主題發布者* Created by mrf on 2016/3/1.*/ public class WeatherData implements Subject {private ArrayList observers;private float temperature;private float humidity;private float pressure;public WeatherData() {observers = new ArrayList();}public void registerObserver(Observer o) {observers.add(o);}public void removeObserver(Observer o) {int i = observers.indexOf(o);if (i >= 0) {observers.remove(i);}}public void notifyObservers() {for (int i = 0; i < observers.size(); i++) {Observer observer = (Observer) observers.get(i);observer.update(temperature, humidity, pressure);}}public void measurementsChanged() {notifyObservers();}public void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure) {this.temperature = temperature;this.humidity = humidity;this.pressure = pressure;measurementsChanged();} // WeatherData的其他方法 }

　　3.5一個布告板的實現CurrentConditionsDisplay

那么，最重要的觀察者來了。布告板實現了接受標準和顯示標準兩個接口：

/*** 顯示天氣信息的布告板* 角色:觀察者，訂閱者* 實現Observer接口以從WeatherData中獲取天氣信息* 實現DisplayElement以顯示信息* Created by mrf on 2016/3/1.*/ public class CurrentConditionsDisplay implements Observer, DisplayElement {private float temperature;private float humidity;private Subject weatherData;public CurrentConditionsDisplay(Subject weatherData) {this.weatherData = weatherData;weatherData.registerObserver(this);}public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {this.temperature = temperature;this.humidity = humidity;display();}public void display() {System.out.println("Current conditions: " + temperature+ "F degrees and " + humidity + "% humidity");} }

　　3.6測試

萬事俱備，就來測試一下結果

/*** 觀察者模式測試* Created by mrf on 2016/3/1.*/ public class WeatherStationTest {public static void main(String[] args) {WeatherData weatherData = new WeatherData();CurrentConditionsDisplay currentDisplay =new CurrentConditionsDisplay(weatherData);//其他布告板 // StatisticsDisplay statisticsDisplay = new StatisticsDisplay(weatherData); // ForecastDisplay forecastDisplay = new ForecastDisplay(weatherData);weatherData.setMeasurements(80, 65, 30.4f);weatherData.setMeasurements(82, 70, 29.2f);weatherData.setMeasurements(78, 90, 29.2f);} }

結果：

Current conditions: 80.0F degrees and 65.0% humidity Current conditions: 82.0F degrees and 70.0% humidity Current conditions: 78.0F degrees and 90.0% humidity

　　4.松耦合的威力

設計原則：為了交互對象之間的松耦合設計而努力。
當兩個對象之間松耦合，它們依然可以交互，但是不太清楚彼此的細節。觀察者模式提供了一種對象設計，讓主題和觀察者之間松耦合。為什么呢？
關于觀察者的一切，主題只知道觀察者實現了某個接口（也就是Observer接口）。主題不需要知道觀察者的具體類是誰、做了些什么或其他任何細節。任何時候我們都可以增加新的觀察者。因為主題唯一依賴的東西是一個實現Observer接口的對象列表，所以我們可以隨時增加觀察者。事實上，在運行時我們可以用新的觀察者取代現有的觀察者，主題不會受到任何影響。同樣的，也可以在任何時候刪除某些觀察者。

有新類型的觀察者出現時，主題的代碼不需要修改。假如我們有個新的具體類需要當觀察者，我們不需要為了兼容新類型而修改主題的代碼，所有要做的就是在新的類里實現此觀察者接口，然后注冊為觀察者即可。主題不在乎別的，它只會發送通知給所有實現了觀察者接口的對象。
我們可以獨立地復用主題或觀察者。如果我們在其他地方需要使用主題或觀察者，可以輕易地復用，因為二者并非緊耦合。改變主題或觀察者其中一方，并不會影響另一方。因為兩者是松耦合的，所以只要他們之間的接口仍被遵守，我們就可以自由地改變他們。
松耦合的設計之所以能讓我們建立有彈性的OO系統，能夠應對變化，是因為對象之間的互相依賴降到了最低。

?5.使用java內置的觀察者模式

java.util下包含了Observer接口和Observable類，這和我們之前的Subject、Observer接口很類似。使用java內置的只要做些簡單修改：

?

這里要注意，主題要繼承內置實現的Observable類，觀察者實現Observer接口，而且如果主題要通知觀察者必須設置setChanged()來告訴系統需要通知，這一設置的意思是為了避免某些不想發送通知的情況。比如溫都每0.1更新一次，但觀察者不需要這么頻繁，只需要到1度以上才更新等。控制通知很重要。這里的get方法是為了實現讓觀察者自己拉取數據。由此，數據可以通知，也可以拉取。下面看代碼實現，注意導入的包的類型：

5.1WeatherData修改

/*** 觀察者模式* 角色：主題* 通過繼承java內置的對象來實現* Created by mrf on 2016/3/1.*/ public class WeatherData extends Observable {private float temperature;private float humidity;private float pressure;public WeatherData() { }public void measurementsChanged() {setChanged();//設置通知標識notifyObservers();//通知}public void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure) {this.temperature = temperature;this.humidity = humidity;this.pressure = pressure;measurementsChanged();}public float getTemperature() {return temperature;}public float getHumidity() {return humidity;}public float getPressure() {return pressure;} }

　　5.2接收通知的觀察者

/*** 觀察者模式* 角色：觀察者* 通過實現java內置的方法實現觀察功能* Created by mrf on 2016/3/1.*/ public class CurrentConditionsDisplay implements Observer, DisplayElement {Observable observable;private float temperature;private float humidity;public CurrentConditionsDisplay(Observable observable) {this.observable = observable;observable.addObserver(this);//注冊為觀察者}/*** 更新* @param obs 主題* @param arg 這里沒有用到*/public void update(Observable obs, Object arg) {//通過主題對象來更新if (obs instanceof WeatherData) {WeatherData weatherData = (WeatherData)obs;this.temperature = weatherData.getTemperature();this.humidity = weatherData.getHumidity();display();}}public void display() {System.out.println("Current conditions: " + temperature+ "F degrees and " + humidity + "% humidity");} }

　　5.3自己拉取數據的觀察者

/*** Created by mrf on 2016/3/1.*/ public class ForecastDisplay implements Observer, DisplayElement {Observable observable;private float lastPresure;private float currentPresure =12.5f;public ForecastDisplay(Observable observable) {this.observable =observable;}@Overridepublic void display() {System.out.println("當前壓強："+currentPresure+"; 上一次壓強："+lastPresure);}@Overridepublic void update(Observable obs, Object arg) {if (obs instanceof WeatherData) {lastPresure = currentPresure;currentPresure = ((WeatherData) obs).getPressure();display();}} }

　　5.4測試

/*** 測試拉取數據* Created by mrf on 2016/3/1.*/ public class ForecastDisplayTest {public static void main(String[] args) {WeatherData weatherData = new WeatherData();CurrentConditionsDisplay currentDisplay =new CurrentConditionsDisplay(weatherData);ForecastDisplay forecastDisplay = new ForecastDisplay(weatherData);weatherData.setMeasurements(80, 65, 30.4f);//拉取forecastDisplay.update(weatherData,forecastDisplay);currentDisplay.update(weatherData,forecastDisplay);weatherData.setMeasurements(82, 70, 29.2f);forecastDisplay.update(weatherData,forecastDisplay);weatherData.setMeasurements(78, 90, 39.2f);forecastDisplay.update(weatherData,forecastDisplay);} }

　　結果：

Current conditions: 80.0F degrees and 65.0% humidity 當前壓強：30.4; 上一次壓強：12.5 Current conditions: 80.0F degrees and 65.0% humidity Current conditions: 82.0F degrees and 70.0% humidity 當前壓強：29.2; 上一次壓強：30.4 Current conditions: 78.0F degrees and 90.0% humidity 當前壓強：39.2; 上一次壓強：29.2

　　6.java.util.Observable的黑暗面

Observable是一個類

是的，你注意到了！如同你所發現的，可觀察者是一個“類”而不是一個“接口”，更糟的是，它甚至沒有實現一個接口。不幸的是，java.util.Observable的實現有許多問題，限制了它的使用和復用。這并不是說它沒有提供有用的功能，我們只
是想提醒大家注意一些事實。
你已經從我們的原則中得知這不是一件好事，但是，這到底會造成什么問題呢？首先，因為Observable是一個“類”，你必須設計一個類繼承它。如果某類想同時具有Observable類和另一個超類的行為，就會陷入兩難，畢竟Java不支持多重繼承。這限制了Observable的復用潛力（而增加復用潛力不正是我們使用模式最原始的動機嗎？）。再者，因為沒有Observable接口，所以你無法建立自己的實現，和Java內置的Observer API搭配使用，也無法將java.util的實現換成另一套做法的實現（比方說，

Observable將關鍵的方法保護起來

如果你能夠擴展java.util.Observable，那么Observable“可能”可以符合你的需求。否則，你可能需要像本章開頭的做法那樣自己實現這一整套觀察者模式。不管用哪一種方法，反正你都已經熟悉觀察者模式了，應該都能善用它們。如果你看看Observable API，你會發現setChanged()方法被保護起來了（被定義成protected）。那又怎么樣呢？這意味著：除非你繼承自Observable，否則你無法創建Observable實例并組合到你自己的對象中來。這個設計違反了第二個設計原則：“多用組合，少用繼承”。

?

唯有不斷學習方能改變！ -- Ryan Miao

總結

以上是生活随笔為你收集整理的java设计模式（六）--观察者模式的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。