扒去Spring事件监听机制的外衣，竟然是观察者模式

Posted 2022-12-08 程序新视界

前言

Spring中提供了一套默认的事件监听机制，在容器初始化时便使用了这套机制。同时，Spring也提供了事件监听机制的接口扩展能力，开发者基于此可快速实现自定义的事件监听功能。

Spring的事件监听机制是在JDK事件监听的基础上进行的扩展，也是在典型观察者模式上的进一步抽象和改进。所以，结合Spring的事件监听机制与观察者模式来学习，可以达到理论与实践的完美融合。

本篇文章就以观察者模式和Spring事件监听机制作为切入点，结合具体的实例来对两者进行系统的学习和实践。

观察者模式

观察者模式（Observer Pattern），也叫作发布-订阅模式（Publish/Subscribe）。

无论是观察者模式，还是Spring的事件监听机制，本质上都是在定义对象间一对多的依赖关系，使得每当一个对象（被观察者/事件）改变状态时，所有依赖于它的对象（观察者/事件监听器）都会得到通知，并被自动更新。

观察者模式的优点在于：观察者和被观察者之间是抽象耦合，不管是新增观察者或是被观察者，都非常容易扩展。这也符合面向对象所倡导的“开闭原则”：对扩展开放，对修改关闭。

观察者模式适用于以下三类场景：

• 关联行为场景，而且关联是可拆分的。
• 事件多级触发场景。
• 跨系统的消息交换场景，比如消息队列的处理机制。

在使用的过程中，也要综合考虑开发效率和运行效率的问题。通常，一个被观察者会对应多个观察者，那么在开发和调试的过程中会有一定的复杂度。

同时，因为被观察者存在关联、多级拆分，也就是会有多个观察者，而Java消息的通知（和Spring的事件监听机制）默认是顺序执行的，如果其中一个观察者执行时间过长或卡死，势必会影响整体的效率。此时，就需要考虑异步处理。

观察者的角色定义

观察者模式是一个典型的发布-订阅模型，其中主要涉及四个角色：

• 抽象被观察者角色：内部持有所有观察者角色的引用，并对外提供新增、移除观察者角色、通知所有观察者的功能；
• 具体被观察者角色：当状态变更时，会通知到所有的观察者角色；
• 抽象观察者角色：抽象具体观察者角色的一些共性方法，如状态变更方法；
• 具体观察者角色：实现抽象观察者角色的方法；

UML类图展示类观察者模式大体如下：

以具体的代码来展示一下观察者模式的实现。

第一，定义抽象观察者。

/**
 * 抽象观察者角色
 * @author sec
 **/
public abstract class AbstractObserver 

	/**
	 * 接收消息
	 * @param context 消息内容
	 */
	public abstract void receiveMsg(String context);

第二，定义抽象被观察者。

/**
 * 抽象主题（抽象被观察者角色）
 * @author sec
 **/
public abstract class AbstractSubject 

	/**
	 * 持有所有抽象观察者角色的集合引用
	 */
	private final List<AbstractObserver> observers = new ArrayList<>();

	/**
	 * 添加一个观察者
	 * @param observer 观察者
	 */
	public void addObserver(AbstractObserver observer)
		observers.add(observer);
	

	/**
	 * 移除一个观察者
	 * @param observer 观察者
	 */
	public void removeObserver(AbstractObserver observer)
		observers.remove(observer);
	

	/**
	 * 通知所有的观察者，执行观察者更新方法
	 * @param context 通知内容
	 */
	public void notifyObserver(String context)
		observers.forEach(observer -> observer.receiveMsg(context));
	

第三，定义具体被观察者，实现了抽象被观察者。

/**
 * 具体被观察者
 * @author sec
 **/
public class ConcreteSubject extends AbstractSubject
	
	/**
	 * 被观察者发送消息
	 * @param context 消息内容
	 */
	public void sendMsg(String context)
		System.out.println("具体被观察者角色发送消息: " + context);
		super.notifyObserver(context);
	

第四，定义具体观察者，实现了抽象观察者。

/**
 * 具体观察者角色实现类
 * @author sec
 **/
public class ConcreteObserver extends AbstractObserver

	@Override
	public void receiveMsg(String context) 
		System.out.println("具体观察者角色接收消息: " + context);
	

第五，使用演示类。

public class ObserverPatternTest 

	public static void main(String[] args) 
		ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();
		subject.addObserver(new ConcreteObserver());
		subject.sendMsg("Hello World!");
	

执行上述方法，控制台打印日志为：

具体被观察者角色发送消息: Hello World!
具体观察者角色接收消息: Hello World!

在上述代码实现中，被观察者发出消息后，观察者接收到具体的消息，如果添加了多个观察者，它们均会收到消息。也就是前面所说的，每当一个对象（被观察者/事件）改变状态时，所有依赖于它的对象（观察者/事件监听器）都会得到通知，并被自动更新。

Java中的事件机制

前面聊了观察者模式，这里再来看看Java中的事件机制。

在JDK 1.1及以后版本中，事件处理模型采用基于观察者模式的委派事件模型(DelegationEvent Model, DEM)，即一个Java组件所引发的事件并不由引发事件的对象自己来负责处理，而是委派给独立的事件处理对象负责。

这并不是说事件模型是基于Observer和Observable的，事件模型与Observer和Observable没有任何关系，Observer和Observable只是观察者模式的一种实现而已。

Java中的事件机制有三个角色参与：

• Event Source：事件源，发起事件的主体。

• Event Object：事件状态对象，传递的信息载体，可以是事件源本身，一般作为参数存在于listerner的方法之中。所有事件状态对象都将从Java中的EventObject派生而来；

• Event Listener：事件监听器，当监听到EventObject产生时，调用相应的方法进行处理。所有事件侦听器接口必须扩展EventListener接口；

UML类图展示类事件模式大体如下：

在上面的UML图中，EventObject一般作为Listener处理方法的参数传入，而EventSource是事件的触发者，通过此对象注册相关的Listener，然后向Listener触发事件。

通过UML图的对比可以看出，事件监听模式和观察者模式大同小异，它们属于同一类型模式，都属于回调机制，主动推送消息，但在使用场景上有所区别。

观察者(Observer)相当于事件监听者（监听器），被观察者(Observable)相当于事件源和事件，事件监听比观察者模式要复杂一些，多了EventSource角色的存在。

以具体的代码来展示一下Java中的事件机制实现。

第一，定义事件对象。

/**
 * 事件对象
 *
 * @author sec
 **/
public class DoorEvent extends EventObject 

	private int state;

	/**
	 * Constructs a prototypical Event.
	 *
	 * @param source The object on which the Event initially occurred.
	 * @throws IllegalArgumentException if source is null.
	 */
	public DoorEvent(Object source) 
		super(source);
	

	public DoorEvent(Object source, int state) 
		super(source);
		this.state = state;
	

	// 省略getter/setter方法 

第二，定义事件监听器接口。

/**
 * 事件监听器接口
 *
 * @author sec
 **/
public interface DoorListener extends EventListener 

	/**
	 * 门处理事件
	 * @param doorEvent 事件
	 */
	void doorEvent(DoorEvent doorEvent);

第三，定义事件监听器的实现类。

public class CloseDoorListener implements DoorListener
	@Override
	public void doorEvent(DoorEvent doorEvent) 
		if(doorEvent.getState() == -1)
			System.out.println("门关上了");
		
	


public class OpenDoorListener implements DoorListener
	@Override
	public void doorEvent(DoorEvent doorEvent) 
		if(doorEvent.getState() == 1)
			System.out.println("门打开了");
		
	

这里实现了门的开和关两个事件监听器类。

第四，定义事件源EventSource。

public class EventSource 

	//监听器列表，监听器的注册则加入此列表
	private Vector<DoorListener> listenerList = new Vector<>();

	//注册监听器
	public void addListener(DoorListener eventListener) 
		listenerList.add(eventListener);
	

	//撤销注册
	public void removeListener(DoorListener eventListener) 
		listenerList.remove(eventListener);
	

	//接受外部事件
	public void notifyListenerEvents(DoorEvent event) 
		for (DoorListener eventListener : listenerList) 
			eventListener.doorEvent(event);
		
	

第五，测试类。

public class EventTest 

	public static void main(String[] args) 
		EventSource eventSource = new EventSource();
		eventSource.addListener(new CloseDoorListener());
		eventSource.addListener(new OpenDoorListener());

		eventSource.notifyListenerEvents(new DoorEvent("关门事件", -1));
		eventSource.notifyListenerEvents(new DoorEvent("开门时间", 1));
	

执行测试类，控制台打印：

门关上了
门打开了

事件成功触发。

Spring中的事件机制

在了解了观察者模式和Java的事件机制之后，再来看看Spring中的事件机制。在Spring容器中，通过ApplicationEvent和ApplicationListener接口来实现事件监听机制。每次Event事件被发布到Spring容器中，都会通知对应的Listener。默认情况下，Spring的事件监听机制是同步的。

Spring的事件监听由三部分组成：

• 事件（ApplicationEvent)： 该类继承自JDK中的EventObject，负责对应相应的监听器，事件源发生某事件是特定事件监听器被触发的原因；
• 监听器（ApplicationListener）：该类继承自JDK中的EventListener，对应于观察者模式中的观察者。监听器监听特定事件，并在内部定义了事件发生后的响应逻辑；
• 事件发布器（ApplicationEventPublisher）：对应于观察者模式中的被观察者/主题，负责通知观察者，对外提供发布事件和增删事件监听器的接口，维护事件和事件监听器之间的映射关系，并在事件发生时负责通知相关监听器。

通过上面的分析可以看出Spring的事件机制不仅是观察者模式的一种实现，也实现了JDK提供的事件接口。同时，除了发布者和监听者之外，还存在一个EventMulticaster的角色，负责把事件转发给监听者。

Spring事件机制的工作流程如下：

在上述流程中，发布者调用applicationEventPublisher.publishEvent(msg)，将事件发送给EventMultiCaster。EventMultiCaster注册着所有的Listener，它会根据事件类型决定转发给那个Listener。

在Spring中提供了一些标准的事件，比如：ContextRefreshEvent、ContextStartedEvent、ContextStoppedEvent、ContextClosedEvent、RequestHandledEvent等。

关于Spring事件机制的具体实现和这些标准事件的作用，大家可以通过阅读源码来学习，这里不再详细展开。

下面来看看Spring事件机制涉及到的几个角色的源码及后续基于它们的实践。

第一，事件（ApplicationEvent）。

public abstract class ApplicationEvent extends EventObject 

	/** use serialVersionUID from Spring 1.2 for interoperability. */
	private static final long serialVersionUID = 7099057708183571937L;

	/** System time when the event happened. */
	private final long timestamp;

	/**
	 * Create a new @code ApplicationEvent.
	 * @param source the object on which the event initially occurred or with
	 * which the event is associated (never @code null)
	 */
	public ApplicationEvent(Object source) 
		super(source);
		this.timestamp = System.currentTimeMillis();
	

	/**
	 * Return the system time in milliseconds when the event occurred.
	 */
	public final long getTimestamp() 
		return this.timestamp;
	

事件可类比观察者中的被观察者实现类的角色，继承自JDK的EventObject。上述Spring中的标准事件都是直接或间接继承自该类。

第二，事件发布器（ApplicationEventPublisher）。

@FunctionalInterface
public interface ApplicationEventPublisher 

	default void publishEvent(ApplicationEvent event) 
		publishEvent((Object) event);
	

	void publishEvent(Object event);

通过实现ApplicationEventPublisher接口，并重写publishEvent()方法，可以自定义事件发布的逻辑。ApplicationContext继承了ApplicationEventPublisher接口。因此，我们可以通过实现ApplicationContextAware接口，注入ApplicationContext，然后通过ApplicationContext的publishEvent()方法来实现事件发布功能。

ApplicationContext容器本身仅仅是对外提供了事件发布的接口publishEvent()，真正的工作委托给了具体容器内部的ApplicationEventMulticaster对象。而ApplicationEventMulticaster对象可类比观察者模式中的抽象被观察者角色，负责持有所有观察者集合的引用、动态添加、移除观察者角色。

第三，事件监听器（ApplicationListener）。

@FunctionalInterface
public interface ApplicationListener<E extends ApplicationEvent> extends EventListener 

	/**
	 * Handle an application event.
	 * @param event the event to respond to
	 */
	void onApplicationEvent(E event);

事件监听器（ApplicationListener）对应于观察者模式中的具体观察者角色。当事件发布之后，就会执行事件监听器的逻辑。通过实现ApplicationListener接口，并重写onApplicationEvent()方法，就可以监听到事件发布器发布的事件。

Spring事件监听案例

下面以具体的案例代码来说明如何自定义实现Spring事件监听。

第一，自定义定义事件对象，集成自ApplicationEvent。

public class MyEvent extends ApplicationEvent 
	/**
	 * Create a new @code ApplicationEvent.
	 *
	 * @param source the object on which the event initially occurred or with
	 *               which the event is associated (never @code null)
	 */
	public MyEvent(Object source) 
		super(source);
	

	private String context;

	public MyEvent(Object source, String context)
		super(source);
		this.context = context;
	

	public String getContext() 
		return context;
	

	public void setContext(String context) 
		this.context = context;
	

第二，自定义ApplicationListener事件监听器。

@Component
public class MyApplicationListener implements ApplicationListener<MyEvent> 
	@Override
	public void onApplicationEvent(MyEvent event) 
		// 监听到具体事件，处理对应具体逻辑
		System.out.println("event.getContext() = " + event.getContext());
	

除了上述基于实现ApplicationListener接口的方式外，还可以使用**@EventListener**注解来实现，实现示例如下：

@Component
public class MyApplicationListener

    // 通过注解实现监听器
    @EventListener
    public void handleMyEvent(MyEvent event)
        // 监听到具体事件，处理对应具体逻辑
				System.out.println("event.getContext() = " + event.getContext());
    

第三，使用及单元测试。

@Slf4j
@SpringBootTest
public class SpringEventTest 

	@Autowired
	private ApplicationEventPublisher eventPublisher;

	@Test
	void testEvent() 
		eventPublisher.publishEvent(new MyEvent("自定义事件", "Hello World！"));
	

执行单元测试，可看到控制台打印对应的事件信息。

通过上述方式我们已经成功实现了基于Spring的事件监听机制，但这其中还有一个问题：同步处理。默认情况下，上述事件是基于同步处理的，如果其中一个监听器阻塞，那么整个线程将处于等待状态。

那么，如何使用异步方式处理监听事件呢？只需两步即可。

第一步，在监听器类或方法上添加@Async注解，例如：

@Component
@Async
public class MyApplicationListener implements ApplicationListener<MyEvent> 
	@Override
	public void onApplicationEvent(MyEvent event) 
		// 监听到具体事件，处理对应具体逻辑
		System.out.println("event.getContext() = " + event.getContext());
	

第二步，在SpringBoot启动类（这里以SpringBoot项目为例）上添加@EnableAsync注解，例如：

@SpringBootApplication
@EnableAsync
public class SpringBootMainApplication 

	public static void main(String[] args) 
		SpringApplication.run(SpringBootMainApplication.class, args);
	

此时，就可以实现异步监听功能了。当然，@Async注解也可以指定我们已经配置好的线程池来处理异步请求，关于线程数的初始化这里就不再演示了。

小结

本篇文章带大家从观察者模式、Java事件机制延伸到Spring的事件监听机制，将三者融合在一起来讲解。通过这个案例，其实我们能够体会到一些经验性的知识，比如看似复杂的Spring事件监听机制实现只不过是观察者模式的一种实现，而其中又集成了Java的事件机制。这也就是所谓的融会贯通。

我们如果单纯的学习某一个设计模式，可能只会运用和识别它的简单实现，而实践中往往会对设计模式进行变种，甚至融合多种设计模式的优点于一体，这便是活学活用。希望通过这边文章你能够更加深入的理解上述三者。