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JAVA中的觀察者模式實例教程

觀察者模式是一種行為設計模式。觀察者模式的用途是，當你對一個對象的狀態感興趣，希望在它每次發生變化時獲得通知。在觀察者模式中，觀察另外一個對象狀態的對象叫做Observer觀察者，被觀察的對象叫著Subject被觀察者。根據GoF規則，觀察者模式的意圖是：

定義對象之間一對多的依賴關係，一個對象狀態改變，其他相關聯的對象就會得到通知並被自動更新。


Subject(被觀察者)包含了一些需要在其狀態改變時通知的觀察者。因此，他應該提供給觀察者可以register(注冊)自己和unregister(注銷)自己的方法。當Subject(被觀察者)發生變化的時候，也需要包含一個方法來通知所有觀察者。當通知觀察者的時候，可以推送更新內容，或者提供另外一個方法來獲得更新內容。

觀察者應該有一種方法，這種方法能夠設置觀察者對象並且可以由被觀察者使用來通知其更新。

JAVA提供了內置的方式來實現觀察者模式，java.util.Observable和java.util.Observer接口。然而他們用的不是很廣泛。因為此實現過於簡單，大多數時候我們都不想最後擴展的類僅僅是實現了觀察者模式，因為JAVA類不能多繼承。

Java Messages Service(JMS)消息服務使用觀察者模式與命令模式來實現不同的程序之間的數據的發布和訂閱。

MVC模型-視圖-控製框架也使用觀察者模式，把模型當做被觀察者，視圖視為觀察者。視圖能夠注冊自己到模型上來獲得模型的改變。

觀察者模式例子

在此例中，我們將完成一個簡單的主題討論，觀察者能夠注冊此主題。任何在此主題上的內容提交導致的變化都會通知所有在注冊的觀察者。

基於Subject被觀察者的需求，這個是實現一個基本的Subject接口，此接口定了一係列具體的方法需要在隨後實現接口的具體類中被實現。

01 package com.journaldev.design.observer;
02  
03 public interface Subject {
04  
05     //methods to register and unregister observers
06     public void register(Observer obj);
07     public void unregister(Observer obj);
08  
09     //method to notify observers of change
10     public void notifyObservers();
11  
12     //method to get updates from subject
13     public Object getUpdate(Observer obj);
14  
15 }

現在創建一個相關聯的觀察者。它需要有一個方法能使Subject附屬於一個觀察者。另外的方法能夠接受Subject的變化通知。

01 package com.journaldev.design.observer;
02  
03 public interface Observer {
04  
05     //method to update the observer, used by subject
06     public void update();
07  
08     //attach with subject to observe
09     public void setSubject(Subject sub);
10 }

這種關聯已經建立。現在實現具體的主題。

01 package com.journaldev.design.observer;
02  
03 import java.util.ArrayList;
04 import java.util.List;
05  
06 public class MyTopic implements Subject {
07  
08     private List<Observer> observers;
09     private String message;
10     private boolean changed;
11     private final Object MUTEX= new Object();
12  
13     public MyTopic(){
14         this.observers=new ArrayList<>();
15     }
16     @Override
17     public void register(Observer obj) {
18         if(obj == null) throw new NullPointerException("Null Observer");
19         if(!observers.contains(obj)) observers.add(obj);
20     }
21  
22     @Override
23     public void unregister(Observer obj) {
24         observers.remove(obj);
25     }
26  
27     @Override
28     public void notifyObservers() {
29         List<Observer> observersLocal = null;
30         //synchronization is used to make sure any observer registered after message is received is not notified
31         synchronized (MUTEX) {
32             if (!changed)
33                 return;
34             observersLocal = new ArrayList<>(this.observers);
35             this.changed=false;
36         }
37         for (Observer obj : observersLocal) {
38             obj.update();
39         }
40  
41     }
42  
43     @Override
44     public Object getUpdate(Observer obj) {
45         return this.message;
46     }
47  
48     //method to post message to the topic
49     public void postMessage(String msg){
50         System.out.println("Message Posted to Topic:"+msg);
51         this.message=msg;
52         this.changed=true;
53         notifyObservers();
54     }
55  
56 }

注冊與注銷觀察者方法的實現非常簡單，額外的方法postMessage()將被客戶端應用來提交一個字符串消息給此主題。注意，布爾變量用於追蹤主題狀態的變化並且通知觀察者此種變化。這個變量是必須的，因為如果沒有更新，但是有人調用notifyObservers()方法，他就不能發送錯誤的通知信息給觀察者。

此外需要注意的是，notifyObservers()中使用synchronization同步的方式來確保在消息被發布給主題之前，通知隻能被發送到注冊的觀察者處。

此處是觀察者的實現。他們將一直關注subject對象。

01 package com.journaldev.design.observer;
02  
03 public class MyTopicSubscriber implements Observer {
04  
05     private String name;
06     private Subject topic;
07  
08     public MyTopicSubscriber(String nm){
09         this.name=nm;
10     }
11     @Override
12     public void update() {
13         String msg = (String) topic.getUpdate(this);
14         if(msg == null){
15             System.out.println(name+":: No new message");
16         }else
17         System.out.println(name+":: Consuming message::"+msg);
18     }
19  
20     @Override
21     public void setSubject(Subject sub) {
22         this.topic=sub;
23     }
24  
25 }

注意，update()方法的實現使用了被觀察者的getUpdate()來處理更新的消息。此處應該避免把消息作為參數傳遞給update()方法。

一下為簡單地測試程序來驗證話題類的實現。

01 package com.journaldev.design.observer;
02  
03 public class ObserverPatternTest {
04  
05     public static void main(String[] args) {
06         //create subject
07         MyTopic topic = new MyTopic();
08  
09         //create observers
10         Observer obj1 = new MyTopicSubscriber("Obj1");
11         Observer obj2 = new MyTopicSubscriber("Obj2");
12         Observer obj3 = new MyTopicSubscriber("Obj3");
13  
14         //register observers to the subject
15         topic.register(obj1);
16         topic.register(obj2);
17         topic.register(obj3);
18  
19         //attach observer to subject
20         obj1.setSubject(topic);
21         obj2.setSubject(topic);
22         obj3.setSubject(topic);
23  
24         //check if any update is available
25         obj1.update();
26  
27         //now send message to subject
28         topic.postMessage("New Message");
29     }
30  
31 }

此處為上述輸出內容：

1 Obj1:: No new message
2 Message Posted to Topic:New Message
3 Obj1:: Consuming message::New Message
4 Obj2:: Consuming message::New Message
5 Obj3:: Consuming message::New Message</pre>

觀察者模式的UML圖
observer-pattern

觀察者模式也被叫做發布訂閱模式。JAVA中的一些具體應用如下：

  • Swing 中的 java.util.EventListener
  • javax.servlet.http.HttpSessionBindingListener
  • javax.servlet.http.HttpSessionAttributeListener

以上為全部的觀察者模式。希望你已經喜歡上它了。在評論中分享你的感受或者請分享給其他人。

最後更新：2017-05-23 11:03:04

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