Java设计模式知识学习-----观察者模式
2018-01-16 14:22
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定义
出版社+订阅者=观察者模式,其中出版社改成为‘主题’,订阅者改称为‘观察者’。观察者模式定义了对象之间的一对多依赖关系,当一个对象改变状态时,他的所有依赖者都会收到通知并且自动更新。这里和订阅报纸是一样的道理,当出版社有了新报纸,那么所有订阅了该报纸的人都会收到新的报纸。在这里,发生改变的对象(出版社)称为观察目标(主题),被通知的对象(订阅报纸的人)称为观察者,一个观察目标可以对应多个观察者,而这些观察者之间没有相互联系,所以可以根据需要增加和删除观察者,使得系统更易于扩展。
类图
实例
需求
在气象观测站中,有三个布告板,分别显示目前状况,气象统计和天气预报。WeatherData类中具有setter和getter方法,可以取得三个测量值,当有新的数据时,WeatherData类中的measurementsChanged()方法就会被调用,我们要做的就是,一旦WeatherData类有新数据,我们就要更新布告板。类图设计
代码实现
Subject 主题接口
public interface Subject { //观察者注册 public void registerObserver(Observer o); //移除观察者 public void removeObserver(Observer o); //当主题状态该变时,这个方法就会被调用,以通知所有的观察者 public void notifyObserver(); }
Observer 观察者接口
public interface Observer { //当气象观测值改变时,主题就会将这些状态值当做方法的参数,传送给观察者 //所有的的观察者都必须实现update方法,以实现观察者接口 public void update(float temperature,float humidity,float pressure); }
DisplayElement 布告板显示接口
public interface DisplayElement { //当布告板需要显示的,就会调用此方法 public void display(); }
WeatherData实现主题接口 WeatherData.java
public class WeatherData implements Subject { private ArrayList<Observer> observers; private float temperature; private float humidity; private float pressure; //使用一个集合来记录观察值 public WeatherData() { observers = new ArrayList<Observer>(); } //注册成为观察者 @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(o); } } //这里就是将状态循环的通知给每一个观察者,因为每一个观察者都实现了update方法, @Override public void notifyObserver() { for(int i=0; i < observers.size();i++){ Observer observer = observers.get(i); observer.update(temperature, humidity, pressure); } } //当气象站得到更新数据中,就通知观察者 public void measurementsChanged(){ notifyObserver(); } public void setMeasurements(float temperature,float humidity, float pressure){ this.temperature = temperature; this.humidity = humidity; this.pressure = pressure; measurementsChanged(); } }
CurrentConditionsDisplay 布告板
/** * 显示目前状况的布告板:显示温度,湿度和气压 *@author lky *@date 2018年1月16日 */ public class CurrentConditionsDisplay implements Observer,DisplayElement { private float temperature;// 温度 private float humidity;// 湿度 private float pressure; // 气压 private Subject weatherData; public CurrentConditionsDisplay(Subject weatherData) { this.weatherData = weatherData; weatherData.registerObserver(this); } @Override public void display() { System.out.println("我是目前状况布告板,现在温度是:"+temperature+ "℃"+"湿度是:"+humidity+"气压是:"+pressure); } @Override public void update(float temperature, float humidity, float pressure) { this.temperature = temperature; this.humidity = humidity; this.pressure = pressure; display(); } }
天气预报布告板
/** * 天气预报布告板:显示当前的天气状况 *@author lky *@date 2018年1月16日 */ public class ForecastDisplay implements Observer,DisplayElement{ private float currentPressure = 29.92f; //当前的气压 private float lastPressure; // 最后的气压 private WeatherData weatherData; public ForecastDisplay(WeatherData weatherData) { this.weatherData = weatherData; weatherData.registerObserver(this); } public void update(float temperature,float humidity,float pressure) { lastPressure = currentPressure;// 将当前的气压赋给最后的气压 currentPressure = pressure;// 将更新的气压赋给当前气压 display(); } public void display() { if (currentPressure > lastPressure) { System.out.println("我是天气预报布告板,现在是:气压升高,天气转好!"); } else if (currentPressure == lastPressure) { System.out.println("我是天气预报布告板,现在是:气压不变,天气维持!"); } else if (currentPressure < lastPressure) { System.out.println("我是天气预报布告板,现在是:气压降低,天气变坏!"); } } }
天气统计布告板
/** * 天气统计布告板:显示最高温度,最低温度和平均温度 *@author lky *@date 2018年1月16日 */ public class StatisticsDisplay implements Observer,DisplayElement{ private float maxTemp = 0.0f; private float minTemp = 200; private float tempSum= 0.0f; private int numReadings; private WeatherData weatherData; public StatisticsDisplay(WeatherData weatherData) { this.weatherData = weatherData; weatherData.registerObserver(this); } public void update(float temperature, float humidity, float pressure) { tempSum += temperature; numReadings++; if (temperature > maxTemp) { maxTemp = temperature; } if (temperature < minTemp) { minTemp = temperature; } display(); } public void display() { System.out.println("我是天气统计布告板,平均温度是: " + (tempSum / numReadings) + ",最高温度是:" + maxTemp + ",最低温度是:" + minTemp); } }
酷热指数布告板
/** * 酷热指数布告板,根据温度和湿度采用特定的公式镜像计算的。 *@author lky *@date 2018年1月16日 */ public class HeatIndexDisplay implements Observer,DisplayElement { float heatIndex = 0.0f; private WeatherData weatherData; public HeatIndexDisplay(WeatherData weatherData) { this.weatherData = weatherData; weatherData.registerObserver(this); } public void update(float temperature,float humidity,float pressure) { heatIndex = computeHeatIndex(temperature, humidity); display(); } //在布告板中自定义方法。 private float computeHeatIndex(float t, float rh) { float index = (float)((16.923 + (0.185212 * t) + (5.37941 * rh) - (0.100254 * t * rh) + (0.00941695 * (t * t)) + (0.00728898 * (rh * rh)) + (0.000345372 * (t * t * rh)) - (0.000814971 * (t * rh * rh)) + (0.0000102102 * (t * t * rh * rh)) - (0.000038646 * (t * t * t)) + (0.0000291583 * (rh * rh * rh)) + (0.00000142721 * (t * t * t * rh)) + (0.000000197483 * (t * rh * rh * rh)) - (0.0000000218429 * (t * t * t * rh * rh)) + 0.000000000843296 * (t * t * rh * rh * rh)) - (0.0000000000481975 * (t * t * t * rh * rh * rh))); return index; } public void display() { System.out.println("我是酷热指数布告板,现在的酷热指数为: " + heatIndex); } }
测试
public class WeatherStation { public static void main(String[] args) { WeatherData weatherData = new WeatherData(); CurrentConditionsDisplay conditionsDisplay = new CurrentConditionsDisplay(weatherData); StatisticsDisplay observer2 = new StatisticsDisplay(weatherData); ForecastDisplay forecastDisplay = new ForecastDisplay(weatherData); HeatIndexDisplay heatIndexDisplay = new HeatIndexDisplay(weatherData); weatherData.setMeasurements(80, 65, 30.4f); System.out.println("==================================="); weatherData.setMeasurements(70, 55, 20.4f); System.out.println("==================================="); weatherData.setMeasurements(90, 75, 40.4f); } }
结果
我是目前状况布告板,现在温度是:80.0℃湿度是:65.0气压是:30.4 我是天气统计布告板,平均温度是: 80.0,最高温度是:80.0,最低温度是:80.0 我是天气预报布告板,现在是:气压升高,天气转好! 我是酷热指数布告板,现在的酷热指数为: 82.95535 =================================== 我是目前状况布告板,现在温度是:70.0℃湿度是:55.0气压是:20.4 我是天气统计布告板,平均温度是: 75.0,最高温度是:80.0,最低温度是:70.0 我是天气预报布告板,现在是:气压降低,天气变坏! 我是酷热指数布告板,现在的酷热指数为: 75.9113 =================================== 我是目前状况布告板,现在温度是:90.0℃湿度是:75.0气压是:40.4 我是天气统计布告板,平均温度是: 80.0,最高温度是:90.0,最低温度是:70.0 我是天气预报布告板,现在是:气压升高,天气转好! 我是酷热指数布告板,现在的酷热指数为: 108.19608
执行流程分析
实例化一个主题对象(WeatherData)实例化一个现实目前状况的布告板,并传入主题对象。
在目前状况的布告板的构造函数中,将当前布告板注册为传入的主题的观察者
同理,将天气统计布告板,天气预报布告板,酷热指数布告板都注册为WeatherData的观察者
调用主题对象的setMeasurements方法,模拟主题对象的值发生改变。
第一次传入不同的温度,湿度和气压。主题对象调用measurementsChanged()方法。
measurementsChanged()方法中调用notifyObserver()方法。
notifyObserver()方法中循环调用observer的update()方法,调用的是接口方法,具体执行的是每一个实例类型的update()方法,
每一个布告板实例的update()方法,是具体的数据准备,然后调用display()方法,显示布告板信息。
整体分析图
总结
观察者模式定义了对象之间的一对多关系,多个观察者监听同一个主题(被观察者),当主题的状态发生改变时,会通知所有的观察者。观察者模式中具体主题是主题的子类,通常包含经常发生改变的数据,当他的状态发生改变时,会通知所有他的观察者对象,主题用一个共同的接口来更新观察者。
观察者实现的是同一个接口,也就是主题发生改变时通知的接口,不同的观察者具体的实现方法不一样。
观察者与被观察者之间用松耦合的方式结合。
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