观察者设计模式详解

一、定义

**观察者设计模式（Observer Pattern）**是一种行为设计模式，也叫做 “发布-订阅模式”， 它定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象（Subject）。当主题对象的状态发生变化时，所有依赖于它的观察者都会收到通知并自动更新。这个模式常用于实现事件驱动的系统，特别是在 GUI 应用程序、实时更新系统和发布/订阅机制中。

二、观察者模式的结构

1. Subject（主题/被观察者）：
   • 持有观察者的集合。
   • 提供注册、删除观察者的方法。
   • 当状态发生变化时，通知所有注册的观察者。
2. Observer（观察者）：
   • 定义一个更新接口，用于接收通知。
3. ConcreteSubject（具体主题）：
   • 继承自Subject，实现对状态的管理。
   • 当状态改变时，调用notifyObservers()方法通知所有观察者。
4. ConcreteObserver（具体观察者）：
   • 实现Observer接口，在收到通知时更新自身状态。

三、特点

优点：

• 解耦：观察者模式将观察者和主题分离，使得它们之间的依赖关系降到最低。
• 灵活性：可以动态地增加或减少观察者。
• 符合开闭原则：扩展观察者或主题的功能，不需要修改已有代码。

缺点：

• 通知成本：如果观察者过多，通知所有观察者可能会造成一定的性能开销。
• 复杂性：如果观察者和主题之间的依赖关系过于复杂，可能会导致代码难以维护。

四、应用场景

• 事件监听机制： 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GUI框架中的按钮点击事件监听。
• 订阅-发布系统： 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 ，如消息队列、新闻订阅等。
• 数据变化通知： 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 ， 如MVC架构中的View观察Model的变化。

五、实现

1、uml类图：

2、简单实现代码：

// 观察者接口
interface Observer {
    void update(String message);
}

// 具体观察者
class ConcreteObserver implements Observer {
    private String name;

    public ConcreteObserver(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void update(String message) {
        System.out.println(name + " received message: " + message);
    }
}

// 主题接口
interface Subject {
    void attach(Observer observer);
    void detach(Observer observer);
    void notifyObservers();
}

// 具体主题
class ConcreteSubject implements Subject {
    private List<Observer> observers = new ArrayList<>();
    private String state;

    @Override
    public void attach(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }

    @Override
    public void detach(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }

    @Override
    public void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(state);
        }
    }

    public void setState(String state) {
        this.state = state;
        notifyObservers();
    }
}

// 使用示例
public class ObserverPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();

        Observer observer1 = new ConcreteObserver("Observer 1");
        Observer observer2 = new ConcreteObserver("Observer 2");

        subject.attach(observer1);
        subject.attach(observer2);

        subject.setState("New State 1");
        subject.setState("New State 2");
    }
}

输出结果：