1 问题引出

1.1 天气预报项目需求

1. 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)。

2. 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。

3. 提供温度、气压和湿度的接口

4. 测量数据更新时，要能实时的通知给第三方

1.2 传统的设计方案

说明：

1. 通过 getxxx() 方法，可以让第三方接入，并得到相关信息.
2. 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。
3. Currentconditions(当前的天气情况) 可以理解成是我们气象局的网站

3 组件和结构

1. 主题（Subject）：又称被观察者或可观察对象。它是具有状态的对象，并维护一个观察者列表。主题提供了添加、删除和通知观察者的方法。
2. 观察者（Observer）：是接收主题通知的对象。每一个观察者都需要实现一个更新接口，以便在收到主题通知时进行相应的操作。
3. 具体主题（ConcreteSubject）：具体实现了主题接口，管理观察者列表，并在状态改变时通知它们。
4. 具体观察者（ConcreteObserver）：实现了观察者接口的具体类，定义了在收到主题通知时需要执行的具体操作。

4 应用实例

4.1实现原理

Ø Subject：登记注册、移除和通知

1. registerObserver 注册

2. removeObserver 移除

3. notifyObservers() 通知所有的注册的用户，根据不同需求，可以是更新数据，让用户来取，也可能是实施推送， 看具体需求定

Ø Observer：接收输入

4.2 类图

4.3 代码实现

Client

public class Client {
​
    public static void main(String[] args) {
        //  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);
    }
​
}

BaiduSite

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 + "***");
    }
​
}

Observer

public interface Observer {
    public void update(float temperature, float pressure, float humidity);
}

Subject

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

WeatherData

/**
 * 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
 */
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) {
        observers.add(o);
    }
​
    //  移除一个观察者@Override
    public void removeObserver(Observer o) {
        if(observers.contains(o)) {
        observers.remove(o);
    }
        
    //  遍历所有的观察者，并通知
    @Override
    public void notifyObservers() {
        for (int i = 0; i < observers.size(); i++) {
            observers.get(i)
                .update(this.temperatrue, this.pressure, this.humidity);
        }
    }
}

5 优缺点

5.1 优点

1. 支持松耦合：观察者模式允许主题和观察者独立变化，只要他们之间的通信遵守约定的接口，变化不会相互影响。这样，我们增加观察者(这里可以理解成一个新的公告板)，就不需要去修改核心类 WeatherData 不会修改代码， 遵守了 ocp 原则。
2. 动态订阅：观察者可以动态地订阅或取消订阅主题，这意味着可以在运行时改变通知的对象集，提供了高度的灵活性。
3. 支持广播通信：当主题状态改变时，所有注册的观察者都会收到通知，这大大简化了一对多的消息传递机制。
4. 能力集中：观察者模式设计后，会以集合的方式来管理用户(Observer)，包括注册，移除和通知。

5.2 缺点

1. 性能问题：如果观察者数量众多，通知过程可能会耗费较长时间，影响性能。
2. 循环依赖问题：如果观察者和主题之间存在循环依赖，可能导致系统崩溃。
3. 信息不足：观察者可能只能知道主题发生了变化，但无法获取更多关于变化细节的信息。

6 应用场景

1. GUI事件处理：在图形用户界面编程中，各种控件（如按钮、滑块等）可以被视为主题，而响应用户交互的动作（如点击、移动等）则由观察者（如事件处理器）来处理。
2. 数据同步：当数据在一端发生变化时，可以使用观察者模式自动更新所有依赖于此数据的对象。
3. 实时系统：在实时系统中，多个对象可能需要对某个对象的状态变化做出响应，观察者模式提供了一个高效的框架来实现这一点。

7 总结

        观察者模式是解决对象间一对多依赖关系的强大工具，通过状态改变的通知机制，它使得系统更加灵活和动态。然而，设计时也要注意其潜在的性能问题和循环依赖的问题。正确应用观察者模式，可以使你的系统更加模块化和易于扩展。