HeadFirst design pattern筆記-觀察者模式

在實現觀察者模式前，先看一個天氣預報系統的需求，WeatherData對象負責擷取天氣資料（溫度，濕度，壓力），然後顯示在公告板上，公告板可以有很多種類型。

不使用設計模式的做法：

public class WeatherData {//氣象測量更新資料時，此方法調用public void measurementsChanged() {//當前溫度float temp = getTemperature();//當前濕度float humidity = getHumidity();//當前壓力float pressure = getPressure();//更新公告板1currentConditionsDisplay.update(temp, humidity, pressure);//公告板2currentConditionsDisplay2.update(temp, humidity, pressure);//公告板3currentConditionsDisplay3.update(temp, humidity, pressure);.......}}

這種方法的缺點是顯而易見的：

針對具體實現編程而不是介面，每個公告板都要加入到WeatherData類中，如果有公告板的變動，需要更改代碼。

無法在運行時動態地增加/修改公告板

破壞了WeatherData的封裝

公告板的update方法可以抽象成一個公用介面

……

要解決這些問題，這時候使用觀察者模式就很方便了。

觀察者定義了對象間的一對多依賴，當一個對象（主題）狀態改變時，它的所有依賴者（觀察者）都會收到通知並且自動更新，觀察者移除後，不再收到通知。

松耦合：2個對象可以互動，但是不太清楚對方的細節，使得對象之間的互相依賴降到了最低

觀察者模式讓主題和觀察者之間松耦合。有新的觀察者出現時，主題的代碼不需要修改。觀察者在主題中註冊就行了，主題也不關心有多少觀察者，只是發送通知給所有實現了觀察者介面的對象。

觀察者模式的簡要類圖：

其中，主題Subjcet和觀察者Observer是1對多的關係

Subject介面的3個操作，registerObserver用來註冊觀察者對象，removeObserver用來移除觀察者對象，notifyObservers用來通知所有的觀察者。

Observer介面的update方法用於接收通知，其實就是用於被Subject實作類別的notifyObservers方法調用

現在看一下觀察者模式下天氣預報系統的實現：

WeatherData對象需要在資料變化時通知所有的公告板，根據上面的概念，WeatherData要實現Subjcet介面，公告板要實現Observer介面。

Subjcet介面：

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

Observer介面：

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

WeatherData：

import java.util.ArrayList;/** * 擷取氣象資料，通知觀察者 * */public class WeatherData implements Subject {private ArrayList<Observer> observers;private float temperature;private float humidity;private float pressure;public WeatherData() {observers = new ArrayList<Observer>();}@Overridepublic void registerObserver(Observer o) {observers.add(o);}@Overridepublic void removeObserver(Observer o) {int i = observers.indexOf(o);if (i > 0)observers.remove(i);}@Overridepublic void notifyObservers() {for (int i = 0; i < observers.size(); i++) {Observer observer = observers.get(i);observer.update(temperature, humidity, pressure);}}public void measurementsChanged() {notifyObservers();}/** * 類比氣象資料改變 * */public void setMeasurements(float temperature, float humidity,float pressure) {this.temperature = temperature;this.humidity = humidity;this.pressure = pressure;measurementsChanged();}}

其中一種公告板CurrentConditionsDisplay：

/** * 公告板，其中一個觀察者 * */public class CurrentConditionsDisplay implements Observer, DisplayElement {private float temperature;private float humidity;private float pressure;//主題的引用private Subject weatherData;public CurrentConditionsDisplay(WeatherData weatherData) {this.weatherData = weatherData;weatherData.registerObserver(this);}@Overridepublic void display() {System.out.println("temperature="+temperature+";humidity="+humidity+";pressure="+pressure);}@Overridepublic void update(float temp, float humidity, float pressure) {this.temperature = temp;this.humidity = humidity;this.pressure = pressure;display();}//移除觀察者private void quit() {weatherData.removeObserver(this);}}

Displayment介面無關緊要，用於顯示資料而已

public interface DisplayElement {public void display();}

可以看到，實現Subject介面的WeatherData類中維護了一個Observer介面的Arraylist，以便動態維護註冊和取消的觀察者。

一旦天氣資料變化，調用measurementsChanged方法，measurementsChanged方法調用notifyObservers，notifyObservers其實就是遍曆在WeatherData類中註冊的所有Observer（公告板），然後調用它們的update方法。這是一個“推”的過程，Observer們不需要手動去Subject那裡取資料。這就實現了“當一個對象（主題）狀態改變時，它的所有依賴者（觀察者）都會收到通知並且自動更新，觀察者移除後，不再收到通知。”的概念

現在調用測試代碼：

public class WeatherStation {public static void main(String[] args) {WeatherData wData = new WeatherData();CurrentConditionsDisplay curDis = new CurrentConditionsDisplay(wData);wData.setMeasurements(80, 65, 30.4f);wData.setMeasurements(81, 61, 33.4f);wData.setMeasurements(82, 62, 31.4f);}}

控制台輸出：

temperature=80.0;humidity=65.0;pressure=30.4
temperature=81.0;humidity=61.0;pressure=33.4
temperature=82.0;humidity=62.0;pressure=31.4

JAVA內建的觀察者模式

JAVA中Observable類和Observer介面已經幫我們實現好了觀察者模式，而且可以選擇用“推”或者“拉”的方式。

推和拉的區別是觀察者是否主動去主題那邊取資料，這在代碼中是通過notifyObservers方法是否傳參體現的，如果傳參則是推，不傳參，更新的資料需要觀察者調用主題的get方法得到，這樣就是拉了。

改動以上的代碼，注釋部分顯示了改動的地方，特別要注意的是和之前的程式對比，它們實現的介面的變化！

WeatcherData.java

import java.util.HashMap;import java.util.Map;import java.util.Observable;/** * 擷取氣象資料，通知觀察者 * */public class WeatherData extends Observable {//implements Subject {//private ArrayList<Observer> observers;private float temperature;private float humidity;private float pressure;public WeatherData() {//observers = new ArrayList<Observer>();}//@Override//public void registerObserver(Observer o) {//observers.add(o);//}////@Override//public void removeObserver(Observer o) {//int i = observers.indexOf(o);//if (i > 0)//observers.remove(i);//}////@Override//public void notifyObservers() {//for (int i = 0; i < observers.size(); i++) {//Observer observer = observers.get(i);//observer.update(temperature, humidity, pressure);//}//}//public void measurementsChanged() {//notifyObservers();//}public void measurementsChanged() {/*notifyObservers是Observable內建的方法，使用之前要調用setchanged，觀察者才能收到通知*/setChanged();//現在把溫度等資訊封裝在map中傳給觀察者Map<String, Object> map = new HashMap<String, Object>();map.put("temperature", temperature);map.put("humidity", humidity);map.put("pressure", pressure);notifyObservers(map);}/** * 類比氣象資料改變 * */public void setMeasurements(float temperature, float humidity,float pressure) {this.temperature = temperature;this.humidity = humidity;this.pressure = pressure;measurementsChanged();}}

CurrentConditionsDisplay.java

import java.util.Map;import java.util.Observable;/** * 公告板，其中一個觀察者 * */public class CurrentConditionsDisplay implements DisplayElement, java.util.Observer{//Observer, DisplayElement {private float temperature;private float humidity;private float pressure;//主題的引用//private Subject weatherData;//Observable對象的引用private Observable observerable;//public CurrentConditionsDisplay(WeatherData weatherData) {//this.weatherData = weatherData;//weatherData.registerObserver(this);//}public CurrentConditionsDisplay(Observable observable) {this.observerable = observable;observerable.addObserver(this);}@Overridepublic void display() {System.out.println("temperature="+temperature+";humidity="+humidity+";pressure="+pressure);}//@Override//public void update(float temp, float humidity, float pressure) {//this.temperature = temp;//this.humidity = humidity;//this.pressure = pressure;//display();//}//使用java.util.Observer的update方法@Overridepublic void update(Observable o, Object arg) {//檢測是否是WeatherData這個主題傳遞的資訊if(o instanceof WeatherData) {//這是拉的方式//WeatherData weatherData = (WeatherData)o;//this.temperature = weatherData.getXXXX//這是推的方式Map<String, Object> map = (Map<String, Object>)arg;this.temperature = (float) map.get("temperature");this.humidity = (float) map.get("humidity");this.pressure = (float) map.get("pressure");display();}}}

測試類別不變，運行結果：

temperature=80.0;humidity=65.0;pressure=30.4
temperature=81.0;humidity=61.0;pressure=33.4
temperature=82.0;humidity=62.0;pressure=31.4

用JAVA內建的實現可以方便很多，但是也有缺點，比如Observable是一個類而不是像第一個程式那樣實現的Subjcet介面，這樣靈活性下降。

很多地方都用到了觀察者模式，比如Listener。

舉個例子，android的按鈕監聽

setOnClickListener(new OnClickListener(){

控制項對象其實是“主題”，OnClickListener類是觀察者，重寫其onClick方法相當於重寫update方法。按鈕被點擊時，註冊過的觀察者，即OnClickListener的“update方法”onCLick方法會被調用。