觀察者模式Java詳解

一、觀察者模式Java

觀察者模式也稱為發布-訂閱模式，它是一種行為型設計模式，可實現對象之間的松耦合。在觀察者模式中，一個對象（主題）維護著一系列依賴於它（觀察者）的對象，當狀態發生改變時，主題會通知所有觀察者自動進行更新。

public interface Observer {
    void update();
}

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

public class ConcreteSubject implements Subject {
    private List observers = new ArrayList();
    private int state;

    public void setState(int state) {
        this.state = state;
        notifyObservers();
    }

    public void registerObserver(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }

    public void removeObserver(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }

    public void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update();
        }
    }
}

public class ConcreteObserver implements Observer {
    private ConcreteSubject subject;

    public ConcreteObserver(ConcreteSubject subject) {
        this.subject = subject;
        subject.registerObserver(this);
    }

    public void update() {
        //do something
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();
        ConcreteObserver observer1 = new ConcreteObserver(subject);
        ConcreteObserver observer2 = new ConcreteObserver(subject);
        ConcreteObserver observer3 = new ConcreteObserver(subject);

        subject.setState(1);
    }
}

在上述代碼中，Observable介面是觀察者所需要實現的介面。Subject介面是主題所需要實現的介面。具體主題（ConcreteSubject）實現了Subject介面，並維護了一個觀察者列表。具體觀察者（ConcreteObserver）實現了Observer介面。

二、觀察者模式多對多

在觀察者模式中，主題和觀察者是一對多的關係，但是在實際應用中，有時候需要支持多對多的關係。

這時候需要在Subject介面中新增方法，讓觀察者可以取消訂閱，同時在具體觀察者中也可以新增註冊、註銷方法。

public interface Observer {
    void update();
    void subscribe(Subject subject);
    void unsubscribe(Subject subject);
}

public interface Subject {
    void registerObserver(Observer observer);
    void removeObserver(Observer observer);
    void notifyObservers();
    void registerSubject(Observer observer);
    void removeSubject(Observer observer);
}

public class ConcreteSubject implements Subject {
    private List observers = new ArrayList();
    private List subjects = new ArrayList();
    private int state;

    public void setState(int state) {
        this.state = state;
        notifyObservers();
    }

    public void registerObserver(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }

    public void removeObserver(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }

    public void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update();
        }
    }

    public void registerSubject(Observer observer) {
        subjects.add(observer);
    }

    public void removeSubject(Observer observer) {
        subjects.remove(observer);
    }
}

public class ConcreteObserver implements Observer {
    private ConcreteSubject subject;

    public void subscribe(Subject subject) {
        subject.registerSubject(this);
    }

    public void unsubscribe(Subject subject) {
        subject.removeSubject(this);
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ConcreteSubject subject1 = new ConcreteSubject();
        ConcreteSubject subject2 = new ConcreteSubject();
        ConcreteObserver observer1 = new ConcreteObserver();
        ConcreteObserver observer2 = new ConcreteObserver();
        observer1.subscribe(subject1);
        observer1.subscribe(subject2);
        observer2.subscribe(subject1);
    }
}

三、觀察者模式和狀態模式的區別

觀察者模式和狀態模式都是行為型模式，但它們的目的和結構是不同的。觀察者模式是用於對象間的通知，當一個對象的狀態發生變化時，它的所有依賴對象都會得到通知，並自動更新。而狀態模式是為了讓對象在不同情況下可以改變它的行為，實現狀態與行為的分離。

觀察者模式由主題和觀察者組成，主題維護一個觀察者列表，當狀態發生改變時通知觀察者。狀態模式由狀態、上下文和行為組成，行為的結果取決於上下文狀態的改變。

四、觀察者模式類圖

觀察者模式的類圖如下：

五、觀察者模式應用場景

觀察者模式適用於以下場景：

• 當一個對象的改變必須要通知其他對象，並且不能假定那些對象是誰。
• 當一個對象需要確保其他對象與之保持一致性時，如資料庫的一部分改變，需要通知其他部分進行更新操作。
• 當一個對象改變時需要改變其他對象。
• 當一個對象的改變需要其他對象反過來改變時，如遊戲中的人物狀態變化，會影響其他人物的狀態。

六、觀察者模式適用於

觀察者模式適用於Java中的Swing庫中的Model-View-Controller（MVC）模式，當Model的狀態發生改變時，View會自動得到通知進行更新。

七、觀察者模式的實現

觀察者模式的實現需要注意以下幾點：

• 主題和觀察者之間的耦合度，需要注意避免循環依賴。
• 代碼實現需要考慮線程安全問題。

八、觀察者模式觀察者太多

當觀察者過多時，會影響性能。解決方案可以是採取緩存機制，只更新最近使用的觀察者。

九、觀察者模式優缺點

觀察者模式的優點：

• 分離了主題和觀察者的耦合，主題只需要知道觀察者實現了Observer介面即可，而不需要知道具體實現。
• 主題可以通知多個觀察者進行更新，實現了松耦合。
• 可以動態地添加和刪除觀察者。

觀察者模式的缺點：

• 觀察者過多時，會影響性能。
• 觀察者並不知道彼此的存在，容易導致程序出錯。

十、小結

觀察者模式Java是一種非常有用的設計模式，在Java中有廣泛的應用。通過觀察者模式，可以避免對象之間的耦合度，實現松耦合，增加程序的靈活性和可擴展性。在使用觀察者模式時，需要注意避免循環依賴和線程安全問題。