观察者模式

Posted 2021-01-13 lovebolin

观察者模式也叫发布/订阅模式，其定义如下：定义对象间一种一对多的依赖关系，使得每当一个对象改变状态，则所有依赖于它的对象都会得到通知并被自动更新。

我们先看看观察者模式的几个角色：

• Subject被观察者：定义被观察者必须实现的职责，它必须能够动态的增加、取消观察者，它一般是抽象类或实现类，仅仅完成被观察者必须实现的职责，管理观察者和通知观察者。
• Observer观察者：观察者接收到消息后，即进行更新（update）操作，对接收到的信息进行处理。
• ConcreateSubject具体的被观察者：定义被观察者自己的业务逻辑，同时定义哪些事物被通知。
• ConcreateObserver具体的观察者：每个观察者接收到通知后有不同的处理，各个观察者都有自己的处理逻辑。

下面看看通用代码示例： 

//被观察者
public abstract class Subject{
    //定义一个观察者数组
    private Vector<Observer> observerList = new Vector();
    //增加一个观察者
    public void addObserver(Observer o){
        this.observerList.add(o);
    }
    public void deleteObserver(Observer o){
        this.observerList.remove(o);
    }
    //通知所有观察者
    public void notifyObservers(){
        for(Observer o:this.observerList){
            o.update();
        }
    }
}

被观察者职责非常简单，定义谁能够观察，谁不能观察。

//具体被观察者
public class ConcreateSubject extends Subject{
    //具体的业务
    public void doSomething(){
        super.notifyObservers();  
    }
}

现在我们看到的是一个纯净的观察者，但它有很多变种，后面介绍：

//观察者
public interface observer{
    //更新方法
    public void update()
}
//实现具体观察者
public class ConcreateObserver implements Observer{
    //实现更新方法
    public void update(){
        //接收消息并处理  
    }
}

//定义个调用场景
public class Client{
    public static void main(String[] args){
        //创建一个被观察者
        ConcreateSubject subject = new ConcreateSubject();
        //定义一个观察者
        Observer obs = new ConcreateObserver();
        //观察者观察被观察者
        subject.addObserver(obs);
        //观察者开始活动了
        subject.doSomething();
    }
}

观察者模式的优点：

• 观察者和被观察者是抽象耦合的。这样双方都很容易扩展。
• 建立一套触发机制。将单一的职责串联成真实世界中复杂的逻辑关系。

缺点：

• 需要考虑开发效率和运行效率的问题，一个被观察者和多个观察者就会使得开发和调试比较复杂，通知一般是顺序执行，这样容易出现阻塞的问题，应该考虑异步的方式。

应用场景：

• 关联行为场景：关联行为是可拆分的，而不是“组合”关系。
• 事件多级触发机制。
• 跨系统的消息交换机制，如消息队列的处理机制。

观察者模式扩展：

　　java提供了一个可扩展的父类，即java.util.observable，专门提供给需要暴露的类，比如被观察者类，这正符合我们的需要。

真实项目实践：

　　为什么要说“真实”呢？因为刚才的代码只是标准的模式，在实际应用中常常会对它们做出改动，主要在三个方面：

• 观察者和被观察者之间的消息传递

　　被观察者改变状态通常会触发观察者的行为，同时传递一个消息给观察者，这是可以的，在实际应用中的做法是：观察者的update接收两个参数，一个是被观察者，一个是DTO(数据传输对象)，DTO是一个纯洁的javabean，由被观察者生成，由观察者消费。如果考虑远程传输，DTO一般是json或xml。

• 观察者响应方式

　　观察者接收被观察者传递过来的消息，还要对它们做出处理，如果有多个被观察者，就要考虑性能问题了，如果观察者来不及响应，被观察者的执行时间会不会拉长？这就要考虑如何快速响应的问题了：一是使用多线程方式，无论是在观察者还是在被观察者启动线程，都可以显著提升性能，这就是所谓的异步架构；二是使用缓存技术，不管来什么，都先给你足够的空间缓存，这是比较好的方案，代价是开发难度更大，而且要做充分的压力测试，这就是所谓的同步架构。

• 被观察者尽量自己做主

　　被观察者的改变一定要通知观察者吗？不一定。设计时需要灵活考虑，以免加重观察者的处理逻辑，可以重载一个doSomething方法，决定是否通知观察者，而不是在消息到达观察者时才判断是否消费。

应用场景（包括但不限于）：

• 文件系统。比如在目录下新建一个文件，就通知观察者减少1kb的容量，“文件”是一个观察者，“目录管理器”则是被观察者。
• 猫鼠游戏。
• ATM取钱。当输入密码错误多次、银行卡被吞等事件发生时，会触发哪些事件呢？一是摄像头抓拍，二是通知监控人员处理，三是恢复屏幕为初始状态。这都是通过观察者模式完成。
• 广播收音机