【HeadFirst 設計模式學習筆記】2 觀察者模式

作者：gnuhpc
出處：http://www.cnblogs.com/gnuhpc/

1.我們需要理解報社、訂閱系統和訂報人之間的關係，訂報人通過訂閱系統訂報，一旦報社有新的報紙，訂閱系統就會派人送或者郵寄給訂報人新的報紙。然後，出版者+訂閱者就是觀察者模式，只不過名稱不一樣，主題（Subject，或者叫做Observabler）類比於出版者，是事件發生的主體，訂閱者改稱為觀察者（Observer），是響應事情發生的主體。該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並自動更新，這樣的模式讓主題和觀察者之間松耦合。它體現了第四個原則：為了互動對象之間的松耦合設計而努力。

 

2.要建立一個氣象站--氣象搜集裝置--多個類型的氣象發布版的一個系統：

我們首先定義兩個介面，實現這兩個介面的類就是相應的主題類--氣象搜集裝置以及觀察者類--對應氣象發布版：

public interface Subject {
    public void registerObserver(Observer o);
    public void removeObserver(Observer o);
    public void notifyObservers();
}

在主題介面中，我們要求有三個方法：註冊、登出、通知觀察者。可以看到，我們都是在針對介面編程

 

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

在觀察者中，我們要求有一個方法：更新氣象發布版的資料。

 

另外，我們還需要一個輔助的介面進行顯示更新的資料，這就是所謂把操作相分離的動作解耦思想：

public interface DisplayElement {
    public void display();
}

 

我們先根據主題介面實現氣象搜集裝置：

public class WeatherData implements Subject {
    private ArrayList observers;//維護一個觀察者列表
    private float temperature;
    private float humidity;
    private float pressure;
    public WeatherData() {
        observers = new ArrayList(); //為了記住觀察者而維護的列表，類比於報刊發行部門的訂閱者列表
    }
    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() { //這個方法對所有註冊的觀察者進行通知
        for (int i = 0; i < observers.size(); i++) {
            Observer observer = (Observer)observers.get(i);
            observer.update(temperature, humidity, pressure); //推資料
        }
    }
    public void measurementsChanged() { //這個方法是對notifyObservers的封裝
        notifyObservers();
    }
    public void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure) {
        this.temperature = temperature;
        this.humidity = humidity;
        this.pressure = pressure;
        measurementsChanged();//這個方法會進而去通知所有的觀察者
    }
    // other WeatherData methods here
    public float getTemperature() {
        return temperature;
    }
    public float getHumidity() {
        return humidity;
    }
    public float getPressure() {
        return pressure;
    }
}

 

 

我們再根據觀察者介面實現多種氣象發布版，這裡只舉出一個例子，其餘大同小異：

public class CurrentConditionsDisplay implements Observer, DisplayElement {
    private float temperature;
    private float humidity;
    private Subject weatherData;//維護一個主題的引用，註冊觀察者所用
    public CurrentConditionsDisplay(Subject weatherData) {
        this.weatherData = weatherData;
        weatherData.registerObserver(this);//建立的時候就註冊，這裡也可以不進行這個，而使用 WeatherData 的registerObserver公有方法
    }
    public void update(float temperature, float humidity, float pressure) { //觀察者留出的推送介面
        this.temperature = temperature;
        this.humidity = humidity;
        display();
    }
    public void display() {
        System.out.println("Current conditions: " + temperature
            + "F degrees and " + humidity + "% humidity");
    }
}

 

我們測試一下這個程式：

public class WeatherStation {

    public static void main(String[] args) {
        WeatherData weatherData = new WeatherData();
        CurrentConditionsDisplay currentDisplay =
            new CurrentConditionsDisplay(weatherData);
        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);
    }
}

請注意，這裡主機主要是採用“推”的方式進行資料傳送的。總結一下：

 

主題是事件發生的單位，觀察者是對發生的事件進行響應的單位。那麼很自然的，對事件是否發生感興趣的可能有多個觀察者，那麼一個主題內部就有一個列表維護觀察者；同時，觀察者要指明對什麼事件感興趣（registerObserver），所以觀察者內部要有一個主題的執行個體，當然若這個觀察者不再對這個事件感興趣，也可以使用這個主題的執行個體完成（unregisterObserver）。

 

在事件發生時，主題會通知清單上的觀察者，並且可以通過參數傳資料完成資料推送（另一種方式是主題提供介面供觀察者調用，也就是所謂“拉”的方式），觀察者收到事件發生的通知（update）時做出相應動作。

 

最後再舉一個例子說明這個模式的應用，在介面編程中，一個button往往會註冊一個onclickListener，裡面有onclickAction方法對點擊進行響應，此時button充當的就是主題，而onclickListener就是觀察者，而onclickAction就對應著觀察者中對事件進行響應的update方法。

 

UML圖：

 

 

 

 

3.Java內建的觀察者模式

我們使用Java內建的觀察者模式再實現一遍氣象站的項目（省略匯入適當的包的過程）：

public class WeatherData extends Observable {//直接繼承了Java提供的主題超類，注意這裡Observable是一個類
    private float temperature;
    private float humidity;
    private float pressure;
    public WeatherData() { }//由於採用內建的主題，這裡就不需要你手動維護一個觀察者列表了。
    public void measurementsChanged() {
        setChanged();//提示資料已經更新，是內建方法
        notifyObservers();//沒有採用帶有參數的調用，說明是採用觀察者需要時主動“拉”資料的方式。
    }
    public void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure) {
        this.temperature = temperature;
        this.humidity = humidity;
        this.pressure = pressure;
        measurementsChanged();
    }
    public float getTemperature() {//下邊這三個方法就是為了配合“拉”資料模式而提供的方法
        return temperature;
    }
    public float getHumidity() {
        return humidity;
    }
    public float getPressure() {
        return pressure;
    }
}

我們現在再建立一個使用Java內建觀察者模式完成的氣象發布版：

public class CurrentConditionsDisplay implements Observer , DisplayElement {//注意這裡Observer是一個介面
    Observable observable;//主題的引用，用於註冊、登出等操作
    private float temperature;
    private float humidity;
    public CurrentConditionsDisplay(Observable observable) {
        this.observable = observable;
        observable.addObserver(this);//這裡進行了註冊，也可以使用
    }
    public void update(Observable obs, Object arg) {
        if (obs instanceof WeatherData) {//判斷是不是屬於WeatherData類
            WeatherData weatherData = (WeatherData)obs;
            this.temperature = weatherData.getTemperature();//這裡體現了拉的方式
            this.humidity = weatherData.getHumidity();
            display();
        }
    }
    public void display() {
        System.out.println("Current conditions: " + temperature
            + "F degrees and " + humidity + "% humidity");
    }
}

我們再寫一次測試代碼：

public class WeatherStation {

    public static void main(String[] args) {
        WeatherData weatherData = new WeatherData();
        CurrentConditionsDisplay currentConditions = new CurrentConditionsDisplay(weatherData);
        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);
    }
}

內建的觀察者模式有一定的明顯缺陷，首先它是一個類，這個就與我們的第一個原則不符合，若一個類想以觀察者模式完成要從另一個繼承來的功能就會陷入兩難。而且它將關鍵方法setChanged()設定為protected，這就意味著你必須繼承Observable，否則無法建立Observable執行個體並組合到你設計的對象中。

 

作者：gnuhpc
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