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设计模式(25)之观察者模式

2021-12-07 18:03:39 作者：互联网

一、前言

在现实世界中，许多对象并不是独立存在的，其中一个对象的行为发生改变可能会导致一个或者多个其他对象的行为也发生改变。例如，某种商品的物价上涨时会导致部分商家高兴，而消费者伤心；还有，当我们开车到交叉路口时，遇到红灯会停，遇到绿灯会行。这样的例子还有很多，例如，股票价格与股民、微信公众号与微信用户、气象局的天气预报与听众、小偷与警察等。

1.1天气预报的项目需求、

天气预报项目需求,具体要求如下：

气象站可以将每天测量到的温度，湿度，气压等等以公告的形式发布出去(比如发布到自己的网站或第三方)。
需要设计开放型API，便于其他第三方也能接入气象站获取数据。
提供温度、气压和湿度的接口。
测量数据更新时，要能实时的通知给第三方。

1.2普通方案解决天气预报需求问题

通过对气象站项目的分析，我们可以初步设计出一个WeatherData类。

说明：

通过getXxx方法，可以让第三方接入，并得到相关信息；
当数据有更新时，气象站通过调用dataChange() 去更新数据，当第三方再次获取时，就能得到最新数据，当然也可以推送。

具体代码实现如下：

public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		//创建接入方 currentConditions
		CurrentConditions currentConditions = new CurrentConditions();
		//创建 WeatherData 并将 接入方 currentConditions 传递到 WeatherData中
		WeatherData weatherData = new WeatherData(currentConditions);
		
		//更新天气情况
		weatherData.setData(30, 150, 40);
		
		//天气情况变化
		System.out.println("============天气情况变化=============");
		weatherData.setData(40, 160, 20);
		

	}
}



public class WeatherData {
	private float temperatrue;
	private float pressure;
	private float humidity;
	private CurrentConditions currentConditions;
	//加入新的第三方

	public WeatherData(CurrentConditions currentConditions) {
		this.currentConditions = currentConditions;
	}

	public float getTemperature() {
		return temperatrue;
	}

	public float getPressure() {
		return pressure;
	}

	public float getHumidity() {
		return humidity;
	}

	public void dataChange() {
		//调用 接入方的 update
		currentConditions.update(getTemperature(), getPressure(), getHumidity());
	}

	//当数据有更新时，就调用 setData
	public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) {
		this.temperatrue = temperature;
		this.pressure = pressure;
		this.humidity = humidity;
		//调用dataChange， 将最新的信息 推送给 接入方 currentConditions
		dataChange();
	}
}

/**
 * 显示当前天气情况（可以理解成是气象站自己的网站）
 * @author Administrator
 *
 */
public class CurrentConditions {
	// 温度，气压，湿度
	private float temperature;
	private float pressure;
	private float humidity;

	//更新 天气情况，是由 WeatherData 来调用，我使用推送模式
	public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {
		this.temperature = temperature;
		this.pressure = pressure;
		this.humidity = humidity;
		display();
	}

	//显示
	public void display() {
		System.out.println("***Today mTemperature: " + temperature + "***");
		System.out.println("***Today mPressure: " + pressure + "***");
		System.out.println("***Today mHumidity: " + humidity + "***");
	}
}

问题分析：

其他第三方接入气象站获取数据的问题；
无法在运行时动态的添加第三方 (新浪网站)；
违反ocp原则=>观察者模式；

二、观察者模式

观察者模式的定义：指多个对象之间存在一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生变化时，所有依赖于他的对象都能得到通知并且被自动更新，种模式有时又称作发布-订阅模式、模型-视图模式，它是对象行为型模式。

观察者模式是一种对象行为型模式，其主要优点如下。

降低了目标者与观察者之间的耦合关系，两者之间是抽象耦合关系。符合依赖倒置原则。
目标与观察者之间建立了一套触发机制。

它的主要缺点如下。

目标与观察者之间的依赖关系并没有完全解除，而且有可能出现循环引用。
当观察者对象很多时，通知的发布会花费很多时间，影响程序的效率。

2.1模式的结构与实现原理

实现观察者模式时要注意具体目标对象和具体观察者对象之间不能直接调用，否则将使两者之间紧密耦合起来，这违反了面向对象的设计原则。

观察者模式的主要角色如下。

抽象主题（Subject）角色：也叫抽象目标类，它提供了一个用于保存观察者对象的聚集类和增加、删除观察者对象的方法，以及通知所有观察者的抽象方法。
具体主题(Concrete Subject)角色：也叫具体目标类，它实现抽象目标中的通知方法，当具体主题的内部状态发生改变时，通知所有注册过的观察者对象。
抽象观察者（Observer）角色：它是一个抽象类或接口，它包含了一个更新自己的抽象方法，当接到具体主题的更改通知时被调用。
具体观察者（Concrete Observer）角色：实现抽象观察者中定义的抽象方法，以便在得到目标的更改通知时更新自身的状态。

如下图所示：

2.2观察者模式解决天气预报需求问题

具体代码实现如下：

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        //创建一个WeatherData
        WeatherData weatherData = new WeatherData();

        //创建观察者
        CurrentConditions currentConditions = new CurrentConditions();
        BaiduSite baiduSite = new BaiduSite();

        //注册到weatherData
        weatherData.registerObserver(currentConditions);
        weatherData.registerObserver(baiduSite);

        //测试
        System.out.println("通知各个注册的观察者, 看看信息");
        weatherData.setData(10f, 100f, 30.3f);


        weatherData.removeObserver(currentConditions);
        //测试
        System.out.println();
        System.out.println("通知各个注册的观察者, 看看信息");
        weatherData.setData(10f, 100f, 30.3f);
    }

}

//接口, 让WeatherData 来实现 
public interface Subject {
	
	public void registerObserver(Observer o);
	public void removeObserver(Observer o);
	public void notifyObservers();
}


/**
 * 类是核心
 * 1. 包含最新的天气情况信息
 * 2. 含有 观察者集合，使用ArrayList管理
 * 3. 当数据有更新时，就主动的调用   ArrayList, 通知所有的（接入方）就看到最新的信息
 *
 * @author maoqichuan
 */
public class WeatherData implements Subject {
    private float temperatrue;
    private float pressure;
    private float humidity;
    //观察者集合
    private ArrayList<Observer> observers;
	
    //加入新的第三方

    public WeatherData() {
        observers = new ArrayList<Observer>();
    }

    public float getTemperature() {
        return temperatrue;
    }

    public float getPressure() {
        return pressure;
    }

    public float getHumidity() {
        return humidity;
    }

    public void dataChange() {
        //调用 接入方的 update

        notifyObservers();
    }

    //当数据有更新时，就调用 setData
    public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) {
        this.temperatrue = temperature;
        this.pressure = pressure;
        this.humidity = humidity;
        //调用dataChange， 将最新的信息 推送给 接入方 currentConditions
        dataChange();
    }

    //注册一个观察者
    @Override
    public void registerObserver(Observer o) {
        // TODO Auto-generated method stub
        observers.add(o);
    }

    //移除一个观察者
    @Override
    public void removeObserver(Observer o) {
        // TODO Auto-generated method stub
        if (observers.contains(o)) {
            observers.remove(o);
        }
    }

    //遍历所有的观察者，并通知
    @Override
    public void notifyObservers() {
        // TODO Auto-generated method stub
        for (int i = 0; i < observers.size(); i++) {
            observers.get(i).update(this.temperatrue, this.pressure, this.humidity);
        }
    }
}


//观察者接口，有观察者来实现
public interface Observer {

	void update(float temperature, float pressure, float humidity);
}

public class CurrentConditions implements Observer {

    // 温度，气压，湿度
    private float temperature;
    private float pressure;
    private float humidity;

    // 更新 天气情况，是由 WeatherData 来调用，我使用推送模式
    public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {
        this.temperature = temperature;
        this.pressure = pressure;
        this.humidity = humidity;
        display();
    }

    // 显示
    public void display() {
        System.out.println("***Today mTemperature: " + temperature + "***");
        System.out.println("***Today mPressure: " + pressure + "***");
        System.out.println("***Today mHumidity: " + humidity + "***");
    }
}
    
// 具体观察者
public class BaiduSite implements Observer {

	// 温度，气压，湿度
	private float temperature;
	private float pressure;
	private float humidity;

	// 更新 天气情况，是由 WeatherData 来调用，我使用推送模式
	public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {
		this.temperature = temperature;
		this.pressure = pressure;
		this.humidity = humidity;
		display();
	}

	// 显示
	public void display() {
		System.out.println("===百度网站====");
		System.out.println("***百度网站 气温 : " + temperature + "***");
		System.out.println("***百度网站 气压: " + pressure + "***");
		System.out.println("***百度网站 湿度: " + humidity + "***");
	}

}

具体运行结果如下：

"C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_151\bin\java.exe" "-javaagent:C:\Program Files\JetBrains\IntelliJ IDEA 2020.2.3\lib\idea_rt.jar=51690:C:\Program Files\JetBrains\IntelliJ IDEA 2020.2.3\bin" -Dfile.encoding=GBK -classpath "D:\yingzi\study\源码\B站设计模式课件\源码笔记课件\代码\DesignPattern\bin;C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_151\jre\lib\charsets.jar;C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_151\jre\lib\deploy.jar;C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_151\jre\lib\ext\access-bridge-32.jar;C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_151\jre\lib\ext\cldrdata.jar;C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_151\jre\lib\ext\dnsns.jar;C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_151\jre\lib\ext\jaccess.jar;C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_151\jre\lib\ext\jfxrt.jar;C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_151\jre\lib\ext\localedata.jar;C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_151\jre\lib\ext\nashorn.jar;C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_151\jre\lib\ext\sunec.jar;C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_151\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_151\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_151\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_151\jre\lib\ext\zipfs.jar;C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_151\jre\lib\javaws.jar;C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_151\jre\lib\jce.jar;C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_151\jre\lib\jfr.jar;C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_151\jre\lib\jfxswt.jar;C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_151\jre\lib\jsse.jar;C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_151\jre\lib\management-agent.jar;C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_151\jre\lib\plugin.jar;C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_151\jre\lib\resources.jar;C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_151\jre\lib\rt.jar;D:\yingzi\study\源码\B站设计模式课件\源码笔记课件\代码\DesignPattern\src\com\atguigu\proxy\cglib\asm-commons.jar;D:\yingzi\study\源码\B站设计模式课件\源码笔记课件\代码\DesignPattern\src\com\atguigu\proxy\cglib\asm-tree.jar;D:\yingzi\study\源码\B站设计模式课件\源码笔记课件\代码\DesignPattern\src\com\atguigu\proxy\cglib\asm.jar;D:\yingzi\study\源码\B站设计模式课件\源码笔记课件\代码\DesignPattern\src\com\atguigu\proxy\cglib\cglib-2.2.jar" com.atguigu.observer.improve.Client
通知各个注册的观察者, 看看信息
***Today mTemperature: 10.0***
***Today mPressure: 100.0***
***Today mHumidity: 30.3***
===百度网站====
***百度网站 气温 : 10.0***
***百度网站 气压: 100.0***
***百度网站 湿度: 30.3***

通知各个注册的观察者, 看看信息
===百度网站====
***百度网站 气温 : 10.0***
***百度网站 气压: 100.0***
***百度网站 湿度: 30.3***

进程已结束,退出代码0

2.3观察者模式在JDK源码中的使用

Jdk的Observable类就使用了观察者模式，他的角色分析如下：

Observable 的作用和地位等价于我们前面讲过Subject；
Observable 是类，不是接口，类中已经实现了核心的方法 ,即管理Observer的方法 add.. delete .. notify...；
Observer 的作用和地位等价于我们前面讲过的 Observer, 有update；
Observable 和 Observer 的使用方法和前面讲过的一样，只是Observable 是类，通过继承来实现观察者模式；

标签：25,float,jar,观察者,humidity,pressure,设计模式,public
来源： https://blog.csdn.net/jokeMqc/article/details/121774247