设计模式之禅之设计模式-观察者模式-白红宇

一：观察者模式的定义

--->观察者模式(Observer Pattern)也叫做发布订阅模式(Publish/subscribe),它是一个在项目中经常使用的模式

--->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

二：观察者模式的角色

● Subject被观察者

定义被观察者必须实现的职责,它必须能够动态地增加、取消观察者。它一般是抽象类或者是实现类,仅仅完成作为被观察者必须实现的职责:管理观察者并通知观察者。

● Observer观察者

观察者接收到消息后,即进行update(更新方法)操作,对接收到的信息进行处理。

● ConcreteSubject具体的被观察者

定义被观察者自己的业务逻辑,同时定义对哪些事件进行通知。

● ConcreteObserver具体的观察者

每个观察在接收到消息后的处理反应是不同,各个观察者有自己的处理逻辑。

三：观察者模式的应用

观察模式的优点

● 观察者和被观察者之间是抽象耦合

如此设计,则不管是增加观察者还是被观察者都非常容易扩展,而且在Java中都已经实现的抽象层级的定义,在系统扩展方面更是得心应手。

● 建立一套触发机制

根据单一职责原则,每个类的职责是单一的,那么怎么把各个单一的职责串联成真实世界的复杂的逻辑关系呢?比如,我们去打猎,打死了一只母鹿,母鹿有三个幼崽,因失去了母鹿而饿死,尸体又被两只秃鹰争抢,因分配不均,秃鹰开始斗殴,然后羸弱的秃鹰死掉,生存下来的秃鹰,则因此扩大了地盘......这就是一个触发机制,形成了一个触发链。观察者模式可以完美地实现这里的链条形式。

观察模式的缺点

●观察者模式需要考虑一下开发效率和运行效率问题,一个被观察者,多个观察者,开发和调试就会比较复杂,而且在Java中消息的通知默认是顺序执行,一个观察者卡壳,会影响整体的执行效率。在这种情况下,一般考虑采用异步的方式。

●多级触发时的效率更是让人担忧,大家在设计时注意考虑

观察模式的使用场景

● 关联行为场景。需要注意的是,关联行为是可拆分的,而不是“组合”关系。

● 事件多级触发场景。

● 跨系统的消息交换场景,如消息队列的处理机制。

观察模式的注意事项

● 广播链的问题

--->在一个观察者模式中最多出现一个对象既是观察者也是被观察者,也就是说消息最多转发一次(传递两次),这

还是比较好控制的。

● 异步处理问题

--->这个EJB是一个非常好的例子,被观察者发生动作了,观察者要做出回应,如果观察者比较多,而且处理时间比较长怎么办?那就用异步呗,异步处理就要考虑线程安全和队列的问题,这个大家有时间看看Message Queue,就会有更深的了解。

四：观察者模式的实践

● 观察者和被观察者之间的消息沟通

--->观察者中的update方法接受两个参数,一个是被观察者,一个是DTO(Data Transfer Object,据传输对象),DTO一般是一个纯洁的JavaBean,由被观察者生成,由观察者消费。

● 观察者响应方式

--->在一个观察者多个被观察者的情况下,性能就需要提到日程上来考虑了,为什么呢?如果观察者来不及响应,被观察者的执行时间是不是也会被

拉长?那现在的问题就是:观察者如何快速响应?有两个办法:一是采用多线程技术,甭管是被观察者启动线程还是观察者启动线程,都可以明显地提高系统性能,这也就是大家通常所说的异步架构;二是缓存技术,甭管你谁来,我已经准备了足够的资源给你了,我保证快速响应,这当然也是一种比较好方案,代价就是开发难度很大,而且压力测试要做的足够充分,这种方案也就是大家说的同步架构。

● 被观察者尽量自己做主

--->这是什么意思呢?被观察者的状态改变是否一定要通知观察者呢?不一定吧,在设计的时候要灵活考虑,否则会加重观察者的处理逻辑,一般是这样做的,对被观察者的业务逻辑doSomething方法实现重载,如增加一个doSomething(boolean isNotifyObs)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要消费。

五：观察者模式的实例

● 文件系统

比如,在一个目录下新建立一个文件,这个动作会同时通知目录管理器增加该目录,并通知磁盘管理器减少1KB的空间,也就说“文件”是一个被观察者,“目录管理器”和“磁盘管理器”则是观察者。

● 猫鼠游戏

夜里猫叫一声,家里的老鼠撒腿就跑,同时也吵醒了熟睡的主人,这个场景中,“猫”就是被观察者,老鼠和人则是观察者。

● ATM取钱

比如你到ATM机器上取钱,多次输错密码,卡就会被ATM吞掉,吞卡动作发生的时候,会触发哪些事件呢?第一,摄像头连续快拍,第二,通知监控系统,吞卡发生;第三,初始化ATM机屏幕,返回最初状态。一般前两个动作都是通过观察者模式来完成的,后一个动作是异常来完成。

● 广播收音机

电台在广播,你可以打开一个收音机,或者两个收音机来收听,电台就是被观察者,收音机就是观察者。

六：观察者模式的案例

<一>李斯监视韩非子，利用监视线程的案例（不符合观察者模式的版型，但是一种非面向对象的思想）

【1】韩非子接口（被观察者接口）

1 package com.yeepay.sxf.template17; 2 /** 3  * 被观察者的接口 4  *  5  * 韩非子 6  * @author sxf 7  * 8  */ 9 public interface IHanFeiZi {10 11     //韩非子要吃早饭12     public void haveBreakFast();13     //韩非子要娱乐活动14     public void haveFun();15 }

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【2】韩非子实现类（被观察者实现类）

1 package com.yeepay.sxf.template17; 2 /** 3  * 被观察接口的实现类 4  * @author sxf 5  * 6  */ 7 public class HanFeiZi implements IHanFeiZi { 8  9     //韩非子是否在吃饭10     private boolean isHavingBreakFast=false;11     //韩非子是否在娱乐12     private boolean isHavingFun=false;13     14     @Override15     public void haveBreakFast() {16         System.out.println("HanFeiZi.haveBreakFast()韩非子在吃饭");17         this.setHavingBreakFast(true);18     }19 20     @Override21     public void haveFun() {22         System.out.println("HanFeiZi.haveFun()韩非在在娱乐");23         this.setHavingFun(true);24         System.out.println("HanFeiZi.haveFun(sssssssssssssss)");25     }26 27     public synchronized  boolean isHavingBreakFast() {28         return isHavingBreakFast;29     }30 31     public synchronized void setHavingBreakFast(boolean isHavingBreakFast) {32         this.isHavingBreakFast = isHavingBreakFast;33     }34 35     public boolean isHavingFun() {36         return isHavingFun;37     }38 39     public void setHavingFun(boolean isHavingFun) {40         this.isHavingFun = isHavingFun;41     }42     43     44 45     46 }

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【3】李斯接口（观察者接口）

1 package com.yeepay.sxf.template17; 2 /** 3  * 观察者接口 4  * 李斯 5  * @author sxf 6  * 7  */ 8 public interface ILiSi { 9     //一发现别人有动静，就要行动起来10     public void update(StringBuffer context);11 }

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【4】李斯实现（观察者实现）

1 package com.yeepay.sxf.template17; 2 /** 3  * 观察者 4  * 李斯监控韩非子 5  * @author sxf 6  * 7  */ 8 public class LiSi implements ILiSi { 9 10     @Override11     public void update(StringBuffer context) {12         System.out.println("LiSi.update()李斯发现韩非子有活动");13         System.out.println("LiSi.update()李斯行动"+context.toString());14         System.out.println("LiSi.update()李斯回报秦始皇完毕");15     }16 17     18 }

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【5】监视线程

1 package com.yeepay.sxf.template17; 2 /** 3  * 监视线程 4  * @author sxf 5  * 6  */ 7 public class Spy  extends Thread{ 8     //韩非子 9     private HanFeiZi hanfeizi;10     //李斯11     private LiSi lisi;12     //监控内容13     private String type;14     15     //构造函数16     public Spy(HanFeiZi hanfeizi, LiSi lisi, String type) {17         super();18         this.hanfeizi = hanfeizi;19         this.lisi = lisi;20         this.type = type;21     }22 23 24     @Override25     public void run() {26         while(true){27             if(this.type.equals("breakfast")){28                 if(this.hanfeizi.isHavingBreakFast()){29                     StringBuffer buffer=new StringBuffer().append("韩非子在吃饭");30                     this.lisi.update(buffer);31                     this.hanfeizi.setHavingBreakFast(false);32                 }33             }else if(this.type.equals("fun")){34                 if(this.hanfeizi.isHavingFun()){35                     StringBuffer buffer=new StringBuffer();36                     buffer.append("韩非子在娱乐");37                     this.lisi.update(buffer);    38                     this.hanfeizi.setHavingFun(false);39                 }40             }41         }42     }43 44     45 }

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<二>猫抓老鼠案例（符合观察者模式的标准版型）

【1】老鼠接口（被观察者自身行为接口）

1 package com.yeepay.sxf.template17; 2 /** 3  * 老鼠的接口 4  *  5  * 被观察者自身行为的接口 6  * @author sxf 7  * 8  */ 9 public interface IMouse {10     //老鼠晚上吃饭11     public void eatFoodByNin();12 }

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【2】观察接口（实现该接口的类都是被观察者）

1 package com.yeepay.sxf.template17; 2 /** 3  *  4  * 被观察者要实现这个接口 5  * @author sxf 6  * 7  */ 8 public interface IObservable { 9 10     //增加一个观察者11     public void addObserver(ICat cat);12     //删除一个观察者13     public void deleteObserver(ICat cat);14     //既然要观察，通知观察者15     public void notifyObserver(String notify);16 }

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【3】猫接口（观察者接口）

1 package com.yeepay.sxf.template17; 2 /** 3  * 观察者接口 4  * 猫 5  * @author sxf 6  * 7  */ 8 public interface ICat { 9 10     public void catchMouse(String content);11 }

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【4】猫1实现（观察者实现接口）

1 package com.yeepay.sxf.template17; 2  3 /** 4  * 黑猫观察者实现 5  * @author sxf 6  * 7  */ 8 public class BlackCat implements ICat{ 9 10     @Override11     public void catchMouse(String content) {12         System.out.println("Cat.catchMouse(黑猫抓老鼠)"+content);13     }14 15 16     17 }

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【5】猫2实现（观察者实现接口）

1 package com.yeepay.sxf.template17; 2 /** 3  * 虹猫观察者实现 4  * @author sxf 5  * 6  */ 7 public class RedCat implements ICat { 8  9     @Override10     public void catchMouse(String content) {11         System.out.println("RedCat.catchMouse(虹猫抓老鼠)"+content);12     }13 14     15 }

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【6】老鼠实现（被观察者实现接口）

1 package com.yeepay.sxf.template17; 2  3 import java.util.ArrayList; 4 /** 5  * 老鼠，被观察者 6  * @author sxf 7  * 8  */ 9 public class Mouse implements IMouse,IObservable {10     11     //存放观察者12     private ArrayList
      
        cat=new ArrayList
       
        ();13     14     @Override15     public void addObserver(ICat cat) {16         this.cat.add(cat);17     }18 19     @Override20     public void deleteObserver(ICat cat) {21         this.cat.remove(cat);22     }23 24     @Override25     public void notifyObserver(String notify) {26         for(ICat catd:cat){27             catd.catchMouse(notify);28         }29     }30 31     @Override32     public void eatFoodByNin() {33         System.out.println("Mouse.eatFoodByNin(老鼠出来吃食物)");34         //通知观察者35         this.notifyObserver("a老鼠出来了");36     }37 38     39 }

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【7】客户端测试两个案例

1 package com.yeepay.sxf.template17; 2 /** 3  * 客户端测试类 4  * @author sxf 5  * 6  */ 7 public class ClientTest { 8     public static void main(String[] args) { 9         //test01();10         test02();11     }12     13     /**14      * 这个观察者模式不符合面向对象，而且把cpu搞的很疲惫15      */16     public static void test01(){17         //定义出李斯，和韩非子18         LiSi liSi=new LiSi();19         HanFeiZi hanFeiZi=new HanFeiZi();20         //观察早餐21         Spy sd=new Spy(hanFeiZi, liSi, "breakfast");22         sd.start();23         //观察娱乐24         Spy se=new Spy(hanFeiZi, liSi, "fun");25         se.start();26         27         //当前线程休息10000秒28         try {29             Thread.sleep(10000L);30         } catch (InterruptedException e) {31             // TODO Auto-generated catch block32             e.printStackTrace();33         }34         //韩非子吃早饭35         hanFeiZi.haveBreakFast();36         try {37             Thread.sleep(10000L);38         } catch (InterruptedException e) {39             // TODO Auto-generated catch block40             e.printStackTrace();41         }42         //韩非子娱乐43         hanFeiZi.haveFun();44     }45     46     /**47      * 真正的观察者模式的标准版，但存在效率问题，可以用异步思想改善48      */49     public static void test02(){50         //声明两个观察者51         ICat cat1=new BlackCat();52         ICat cat2=new RedCat();53         //声明被观察者54         IMouse mouse=new Mouse();55         IObservable iObservable=(IObservable) mouse;56         //给被观察者加入观察者57         iObservable.addObserver(cat1);58         iObservable.addObserver(cat2);59         //老鼠要吃食物60         mouse.eatFoodByNin();61     }62 }

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