觀察者模式(Observer Pattern)

1.模式動機

建立一種物件與物件之間的依賴關係，一個物件發生改變時將自動通知其他物件，其他物件將相應做出反應。在此，發生改變的物件稱為觀察目標，而被通知的物件稱為觀察者，一個觀察目標可以對應多個觀察者，而且這些觀察者之間沒有相互聯絡，可以根據需要增加和刪除觀察者，使得系統更易於擴充套件，這就是觀察者模式的模式動機。

2.模式定義

觀察者模式(Observer Pattern)：定義物件間的一種一對多依賴關係，使得每當一個物件狀態發生改變時，其相關依賴物件皆得到通知並被自動更新。觀察者模式又叫做釋出-訂閱（Publish/Subscribe）模式、模型-檢視（Model/View）模式、源-監聽器（Source/Listener）模式或從屬者（Dependents）模式。

觀察者模式是一種物件行為型模式。

3.模式結構

觀察者模式包含如下角色：

• Subject: 目標
• ConcreteSubject: 具體目標
• Observer: 觀察者
• ConcreteObserver: 具體觀察者

4.時序圖

5.程式碼分析

/**
 * 觀察者主題物件
 */
public interface Subject {

    /**
     * 訂閱操作
     */
    void attach(Observer observer);

    /**
     * 取消訂閱操作
     */
    void detach(Observer observer);

    /**
     * 通知變動
     */
    void notifyChanged();
}
/**
  * 觀察者訂閱人物件
  */
 public interface Observer {

     /**
      * 接收變動通知
      */
     void update();
 }

public static class RealSubject implements Subject {
    private List<Observer> observerList = new ArrayList<>();

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

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

    @Override
    public void notifyChanged() {
        for (Observer observer : observerList) {
            observer.update();
        }
    }
}
public static class RealObject implements Observer {
    @Override
    public void update() {
        System.out.println("接收到了通知");
    }
}
public static void main(String[] args) {
    Subject subject = new RealSubject();
    Observer observer = new RealObject();
    subject.attach(observer);
    subject.notifyChanged();
}
 

6.模式分析

• 觀察者模式描述瞭如何建立物件與物件之間的依賴關係，如何構造滿足這種需求的系統。
• 這一模式中的關鍵物件是觀察目標和觀察者，一個目標可以有任意數目的與之相依賴的觀察者，一旦目標的狀態發生改變，所有的觀察者都將得到通知。
• 作為對這個通知的響應，每個觀察者都將即時更新自己的狀態，以與目標狀態同步，這種互動也稱為釋出-訂閱(publish-subscribe)。目標是通知的釋出者，它發出通知時並不需要知道誰是它的觀察者，可以有任意數目的觀察者訂閱它並接收通知

7.觀察者模式的優缺點

優點：

• 觀察者模式可以實現表示層和資料邏輯層的分離，並定義了穩定的訊息更新傳遞機制，抽象了更新介面，使得可以有各種各樣不同的表示層作為具體觀察者角色。
• 觀察者模式在觀察目標和觀察者之間建立一個抽象的耦合。
• 觀察者模式支援廣播通訊。
• 觀察者模式符合“開閉原則”的要求。

缺點：

• 如果一個觀察目標物件有很多直接和間接的觀察者的話，將所有的觀察者都通知到會花費很多時間。
• 如果在觀察者和觀察目標之間有迴圈依賴的話，觀察目標會觸發它們之間進行迴圈呼叫，可能導致系統崩潰。
• 觀察者模式沒有相應的機制讓觀察者知道所觀察的目標物件是怎麼發生變化的，而僅僅只是知道觀察目標發生了變化。

適用環境：

• 一個抽象模型有兩個方面，其中一個方面依賴於另一個方面。將這些方面封裝在獨立的物件中使它們可以各自獨立地改變和複用。
• 一個物件的改變將導致其他一個或多個物件也發生改變，而不知道具體有多少物件將發生改變，可以降低物件之間的耦合度。
• 一個物件必須通知其他物件，而並不知道這些物件是誰。
• 需要在系統中建立一個觸發鏈，A物件的行為將影響B物件，B物件的行為將影響C物件……，可以使用觀察者模式建立一種鏈式觸發機制。

8.模式應用

觀察者模式在軟體開發中應用非常廣泛，如某電子商務網站可以在執行傳送操作後給使用者多個傳送商品打折資訊，某團隊戰鬥遊戲中某隊友犧牲將給所有成員提示等等，凡是涉及到一對一或者一對多的物件互動場景都可以使用觀察者模式。

9.模式擴充套件

MVC模式

• MVC模式是一種架構模式，它包含三個角色：模型(Model)，檢視(View)和控制器(Controller)。觀察者模式可以用來實現MVC模式，觀察者模式中的觀察目標就是MVC模式中的模型(Model)，而觀察者就是MVC中的檢視(View)，控制器(Controller)充當兩者之間的中介者(Mediator)。當模型層的資料發生改變時，檢視層將自動改變其顯示內容。

10.總結

• 觀察者模式定義物件間的一種一對多依賴關係，使得每當一個物件狀態發生改變時，其相關依賴物件皆得到通知並被自動更新。觀察者模式又叫做釋出-訂閱模式、模型-檢視模式、源-監聽器模式或從屬者模式。觀察者模式是一種物件行為型模式。
• 觀察者模式包含四個角色：目標又稱為主題，它是指被觀察的物件；具體目標是目標類的子類，通常它包含有經常發生改變的資料，當它的狀態發生改變時，向它的各個觀察者發出通知；觀察者將對觀察目標的改變做出反應；在具體觀察者中維護一個指向具體目標物件的引用，它儲存具體觀察者的有關狀態，這些狀態需要和具體目標的狀態保持一致。
• 觀察者模式定義了一種一對多的依賴關係，讓多個觀察者物件同時監聽某一個目標物件，當這個目標物件的狀態發生變化時，會通知所有觀察者物件，使它們能夠自動更新。
• 觀察者模式的主要優點在於可以實現表示層和資料邏輯層的分離，並在觀察目標和觀察者之間建立一個抽象的耦合，支援廣播通訊；其主要缺點在於如果一個觀察目標物件有很多直接和間接的觀察者的話，將所有的觀察者都通知到會花費很多時間，而且如果在觀察者和觀察目標之間有迴圈依賴的話，觀察目標會觸發它們之間進行迴圈呼叫，可能導致系統崩潰。
• 觀察者模式適用情況包括：一個抽象模型有兩個方面，其中一個方面依賴於另一個方面；一個物件的改變將導致其他一個或多個物件也發生改變，而不知道具體有多少物件將發生改變；一個物件必須通知其他物件，而並不知道這些物件是誰；需要在系統中建立一個觸發鏈。
• 在JDK的java.util包中，提供了Observable類以及Observer介面，它們構成了Java語言對觀察者模式的支援。