23种设计模式之观察者模式

用来解决上述问题的一个合理的解决方案就是观察者模式。那么什么是观察者模式呢？

（1）观察者模式定义



（2）应用观察者模式来解决的思路

在前面描述的订阅报纸的例子里面，对于报社来说，在一开始，它并不清楚究竟有多少个订阅者会来订阅报纸，因此，报社需要维护一个订阅者的列表，这样当报社出版报纸的时候，才能够把报纸发放到所有的订阅者手中。对于订阅者来说，订阅者也就是看报的读者，多个订阅者会订阅同一份报纸。

这就出现了一个典型的一对多的对象关系，一个报纸对象，会有多个订阅者对象来订阅；当报纸出版的时候，也就是报纸对象改变的时候，需要通知所有的订阅者对象。那么怎么来建立并维护这样的关系呢？

观察者模式可以处理这种问题，观察者模式把这多个订阅者称为观察者：Observer，多个观察者观察的对象被称为目标：Subject。

一个目标可以有任意多个观察者对象，一旦目标的状态发生了改变，所有注册的观察者都会得到通知，然后各个观察者会对通知作出相应的响应，执行相应的业务功能处理，并使自己的状态和目标对象的状态保持一致。

12.2.2 模式结构和说明

观察者模式结构如图12.3所示：



图12.3 观察者模式结构示意图

Subject：

目标对象，通常具有如下功能：

一个目标可以被多个观察者观察
目标提供对观察者注册和退订的维护
当目标的状态发生变化时，目标负责通知所有注册的、有效的观察者

Observer：

定义观察者的接口，提供目标通知时对应的更新方法，这个更新方法进行相应的业务处理，可以在这个方法里面回调目标对象，以获取目标对象的数据。

ConcreteSubject：

具体的目标实现对象，用来维护目标状态，当目标对象的状态发生改变时，通知所有注册有效的观察者，让观察者执行相应的处理。

ConcreteObserver：

观察者的具体实现对象，用来接收目标的通知，并进行相应的后续处理，比如更新自身的状态以保持和目标的相应状态一致。

12.2.3 观察者模式示例代码

（1）先来看看目标对象的定义，示例代码如下：

/** * 目标对象，它知道观察它的观察者，并提供注册和删除观察者的接口 */ public class Subject { /** * 用来保存注册的观察者对象 */ private List<Observer> observers = new ArrayList<Observer>(); /** * 注册观察者对象 * @param observer 观察者对象 */ public void attach(Observer observer) { observers.add(observer); } /** * 删除观察者对象 * @param observer 观察者对象 */ public void detach(Observer observer) { observers.remove(observer); } /** * 通知所有注册的观察者对象 */ protected void notifyObservers() { for(Observer observer : observers){ observer.update(this); } } }

（2）接下来看看具体的目标对象，示例代码如下：

/** * 具体的目标对象，负责把有关状态存入到相应的观察者对象， * 并在自己状态发生改变时，通知各个观察者 */ public class ConcreteSubject extends Subject { /** * 示意，目标对象的状态 */ private String subjectState; public String getSubjectState() { return subjectState; } public void setSubjectState(String subjectState) { this.subjectState = subjectState; //状态发生了改变，通知各个观察者 this.notifyObservers(); } }

（3）再来看看观察者的接口定义，示例代码如下：

/** * 观察者接口，定义一个更新的接口给那些在目标发生改变的时候被通知的对象 */ public interface Observer { /** * 更新的接口 * @param subject 传入目标对象，好获取相应的目标对象的状态 */ public void update(Subject subject); }

（4）接下来看看观察者的具体实现示意，示例代码如下：

/** * 具体观察者对象，实现更新的方法，使自身的状态和目标的状态保持一致 */ public class ConcreteObserver implements Observer { /** * 示意，观者者的状态 */ private String observerState; public void update(Subject subject) { // 具体的更新实现 //这里可能需要更新观察者的状态，使其与目标的状态保持一致 observerState = ((ConcreteSubject)subject) .getSubjectState(); } }

12.2.4 使用观察者模式实现示例

要使用观察者模式来实现示例，那就按照前面讲述的实现思路，把报纸对象当作目标，然后订阅者当做观察者，就可以实现出来了。

使用观察者模式来实现示例的结构如图12.4所示：



图12.4 使用观察者模式来实现示例的结构示意图

还是来看看具体的代码实现。

（1）被观察的目标

在前面描述的订阅报纸的例子里面，多个订阅者都是在观察同一个报社对象，这个报社对象就是被观察的目标。这个目标的接口应该有些什么方法呢？还是从实际入手去想，看看报社都有些什么功能。报社最基本有如下的功能：

注册订阅者，也就是说很多个人来订报纸，报社肯定要有相应的记录才行
出版报纸，这个是报社的主要工作
发行报纸，也就是要把出版的报纸发送到订阅者手中
退订报纸，当订阅者不想要继续订阅了，可以取消订阅

上面这些功能是报社最最基本的功能，当然，报社还有很多别的功能，为了简单起见，这里就不再去描述了。因此报社这个目标的接口也应该实现上述功能，把他们定义在目标接口里面，示例代码如下：

/** * 目标对象，作为被观察者 */ public class Subject { /** * 用来保存注册的观察者对象，也就是报纸的订阅者 */ private List<Observer> readers = new ArrayList<Observer>(); /** * 报纸的读者需要先向报社订阅，先要注册 * @param reader 报纸的读者 * @return 是否注册成功 */ public void attach(Observer reader) { readers.add(reader); } /** * 报纸的读者可以取消订阅 * @param reader 报纸的读者 * @return 是否取消成功 */ public void detach(Observer reader) { readers.remove(reader); } /** * 当每期报纸印刷出来后，就要迅速主动的被送到读者的手中， * 相当于通知读者，让他们知道 */ protected void notifyObservers() { for(Observer reader : readers){ reader.update(this); } } }

细心的朋友可能会发现，这个对象并没有定义出版报纸的功能，这是为了让这个对象更加通用，这个功能还是有的，放到具体报纸类里面去了，下面就来具体的看看具体的报纸类的实现。

为了演示简单，在这个实现类里面增添一个属性，用它来保存报纸的内容，然后增添一个方法来修改这个属性，修改这个属性就相当于出版了新的报纸，并且同时通知所有的订阅者。示例代码如下：

/** * 报纸对象，具体的目标实现 */ public class NewsPaper extends Subject{ /** * 报纸的具体内容 */ private String content; /** * 获取报纸的具体内容 * @return 报纸的具体内容 */ public String getContent() { return content; } /** * 示意，设置报纸的具体内容，相当于要出版报纸了 * @param content 报纸的具体内容 */ public void setContent(String content) { this.content = content; //内容有了，说明又出报纸了，那就通知所有的读者 notifyObservers(); } }

（2）观察者

目标定义好过后，接下来把观察者抽象出来，看看它应该具有什么功能。分析前面的描述，发现观察者只要去邮局注册了过后，就是等着接收报纸就好了，没有什么其它的功能。那么就把这个接收报纸的功能抽象成为更新的方法，从而定义出观察者接口来，示例代码如下：

/** * 观察者，比如报纸的读者 */ public interface Observer { /** * 被通知的方法 * @param subject 具体的目标对象，可以获取报纸的内容 */ public void update(Subject subject); }

定义好了观察者的接口过后，该来想想如何实现了。具体的观察者需要实现：在收到被通知的内容后，自身如何进行相应处理的功能。为了演示的简单，收到报纸内容过后，简单的输出一下，表示收到了就行了。

定义一个简单的观察者实现，示例代码如下：

/** * 真正的读者，为了简单就描述一下姓名 */ public class Reader implements Observer{ /** * 读者的姓名 */ private String name; public void update(Subject subject) { //这是采用拉的方式 System.out.println(name+"收到报纸了，阅读先。内容是===" +((NewsPaper)subject).getContent()); } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } }

（3）使用观察者模式

前面定义好了观察者和观察的目标，那么如何使用它们呢？

那就写个客户端，在客户端里面，先创建好一个报纸，作为被观察的目标，然后多创建几个读者作为观察者，当然需要把这些观察者都注册到目标里面去，接下来就可以出版报纸了，具体的示例代码如下：

public class Client { public static void main(String[] args) { //创建一个报纸，作为被观察者 NewsPaper subject = new NewsPaper(); //创建阅读者，也就是观察者 Reader reader1 = new Reader(); reader1.setName("张三"); Reader reader2 = new Reader(); reader2.setName("李四"); Reader reader3 = new Reader(); reader3.setName("王五"); //注册阅读者 subject.attach(reader1); subject.attach(reader2); subject.attach(reader3); //要出报纸啦 subject.setContent("本期内容是观察者模式"); } }

测试一下看看，输出结果如下：

张三收到报纸了，阅读先。内容是===本期内容是观察者模式 李四收到报纸了，阅读先。内容是===本期内容是观察者模式 王五收到报纸了，阅读先。内容是===本期内容是观察者模式

你还可以通过改变注册的观察者，或者是注册了又退订，来看看输出的结果。会发现没有注册或者退订的观察者是收不到报纸的。

如同前面的示例，读者和报社是一种典型的一对多的关系，一个报社有多个读者，当报社的状态发生改变，也就是出版新报纸的时候，所有注册的读者都会得到通知，然后读者会拿到报纸，读者会去阅读报纸并进行后续的操作。