简介

观察者模式属于行为型模式。在程序设计中，观察者模式通常由两个对象组成：观察者和被观察者。当被观察者状态发生改变时，它会通知所有的观察者对象，使他们能够及时做出响应，所以也被称作“发布-订阅模式”。

模式结构

  • 抽象被观察者 Subject：定义了一个接口，包含了注册观察者、删除观察者、通知观察者等方法。

  • 具体被观察者 ConcreteSubject：实现了抽象被观察者接口，维护了一个观察者列表，并在状态发生改变时通知所有注册的观察者。

  • 抽象观察者 Observer：定义了一个接口，包含了更新状态的方法。

  • 具体观察者 ConcreteObserver：实现了抽象观察者接口，存储了需要观察的被观察者对象，并在被观察者状态发生改变时进行相应的处理。

优缺点

优点

  • 被观察者和观察者对象之间不需要知道对方的具体实现，只需要知道对方的接口，避免了紧耦合的关系。

  • 由于被观察者对象并不关心具体的观察者是谁，所以在程序运行的过程中，可以动态地增加或者删除观察者对象，增加了灵活性。

  • 符合开闭原则，当需要添加新的观察者时，只需要添加一个实现观察者接口的类，而不需要修改被观察者对象的代码。

缺点

  • 当观察者没有被正确移除时，可能会导致内存泄漏的问题。

  • 实现观察者模式，需要定义多个接口和类，增加了程序的复杂度。

  • 在某些情况下，被观察者和观察者对象之间可能出现循环依赖的问题。

应用场景

生活场景

  • 拍卖的时候，拍卖师是观察者，价格是被观察者。拍卖师观察最高标价，然后通知给其他竞价者竞价。

  • 共享单车：共享单车是被观察者对象，用户是观察者对象。当有新的单车被放置或被租用时，系统会发送给用户通知。

  • 微信公众号：微信公众号是被观察者对象，粉丝是观察者对象。当公众号发布了新的文章或消息时，系统会发送消息给关注该公众号的粉丝。

程序场景

  • 当一个对象的状态发生改变时，需要通知多个对象做出相应的响应。例如，王者荣耀更新前，会通知所有用户要更新的时间。

  • 当很多对象同时对某一个主题感兴趣时，可以采用观察者模式实现发布-订阅模式。例如，生产者发送消息到消息队列中，并通知所有订阅此队列的消费者进行消费。

  • 数据库开发中，当数据库表中的数据发生变化时，需要通知相关的模块进行更新或其他操作。例如，当用户更新了数据库中的某个记录时，就可以通过观察者模式通知所有注册的监听器进行响应。

示例讲解

下面以报纸和报纸的订阅者为例，假设你在订阅一份报纸，每天早上送到你门口。你订阅的这份报纸就是被观察者。你和其他的订阅者是观察者。当报纸被送到你门口时，它会自动通知所有的订阅者，让他们知道这份报纸已经到了。

UML类图

抽象被观察者

报纸接口，也就是被观察者接口，包含添加、删除、通知三个动作。

/**
 * 报纸接口，即被观察者接口
 */
public interface Newspaper {
    /**
     * 添加订阅者
     * @param subscriber
     */
    void addSubscriber(Subscriber subscriber);
 
    /**
     * 移除订阅者
     * @param subscriber
     */
    void removeSubscriber(Subscriber subscriber);
 
    /**
     * 通知订阅者
     * @param message
     */
    void notifySubscribers(String message);
}

具体被观察者

报纸接口Newspaper的实现类，维护了一个订阅者列表，当报纸到达时会通知所有订阅者。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
 * 报纸实现类
 */
public class NewspaperImpl implements Newspaper{
    //订阅者集合
    List<Subscriber> subscribers = new ArrayList<>();
    //添加订阅者
    @Override
    public void addSubscriber(Subscriber subscriber) {
        subscribers.add(subscriber);
    }
    //移除订阅者
    @Override
    public void removeSubscriber(Subscriber subscriber) {
        subscribers.remove(subscriber);
    }
    //通知订阅者
    @Override
    public void notifySubscribers(String message) {
        for (Subscriber s : subscribers) {
            s.update(message);
        }
    }
}

抽象观察者

订阅者接口

/**
 * 订阅者（即观察者）接口
 */
public interface Subscriber {
    void update(String message);
}

具体观察者

订阅者接口的实现类，用于接收报纸到达的通知。

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
 
/**
 * 具体订阅者
 */
@Data
@AllArgsConstructor
public class SubscriberImpl implements Subscriber{
    private String name;
 
    @Override
    public void update(String message) {
        System.out.println(name + "---接到消息: " + message);
    }
}

测试

测试代码中，创建了一个NewspaperImpl对象，然后注册了两个订阅者（李老头、王奶奶），执行了两次通知，第一次通知，李老头和王奶奶都收到了消息，第二次通知前，移除了李老头这个订阅者，只有王奶奶收到了通知。

@SpringBootTest
public class TestObserver {
    @Test
    void testObserver(){
        Newspaper newspaper = new NewspaperImpl();
        Subscriber li = new SubscriberImpl("李老头");
        Subscriber wang = new SubscriberImpl("王奶奶");
        //李老头和王奶奶订阅了报纸
        newspaper.addSubscriber(li);
        newspaper.addSubscriber(wang);
        //报纸到了，通知订阅者
        newspaper.notifySubscribers("今天的报纸到了！！！");
        //李老头取消订阅了，移除
        newspaper.removeSubscriber(li);
 
        newspaper.notifySubscribers("明天的报纸还是这个点到！！！");
    }
}

测试结果

李老头---接到消息:今天的报纸到了！！！
王奶奶---接到消息:今天的报纸到了！！！
王奶奶---接到消息:明天的报纸还是这个点到！！！