【设计模式系列】观察者模式

一、什么是观察者模式

观察者模式（Observer Pattern）是一种行为设计模式，它定义了对象之间的一对多依赖关系，当一个对象的状态发生变化时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。这种模式也被称为发布-订阅模式，其中对象（主题）维护一个依赖于它的观察者列表，并且在其状态变化时通知它们。

二、观察者模式的角色

1. Subject（主题）：

   • 也被称为Observable，它是观察者模式的核心。主题包含观察者列表，并为观察者提供注册（订阅）、注销（取消订阅）和通知的方法。
   • 它有两种形式：抽象主题和具体主题。抽象主题提供一个接口，定义了管理观察者的方法，而具体主题实现了这个接口，并在状态变化时通知所有观察者。

2. Observer（观察者）：

   • 观察者定义了一个更新接口，该接口在被观察者状态变化时会被调用。这个接口通常包含一个update()方法，它接收一个参数，该参数通常是主题对象的引用。

3. ConcreteSubject（具体主题）：

   • 具体主题是主题的一个实现，它包含状态信息，并且在状态变化时负责通知所有注册的观察者。

4. ConcreteObserver（具体观察者）：

   • 具体观察者实现了观察者接口，并在update()方法中定义了接收到通知后的具体逻辑。

三、观察者模式的典型应用场景

1. 事件处理系统：许多编程框架和库使用观察者模式来实现事件处理机制，允许对象在状态变化时通知其他对象。

2. 缓存系统：缓存数据时，如果底层数据发生变化，缓存系统需要通知依赖这些数据的应用或服务。

3. 配置管理和服务发现：在微服务架构中，服务的注册和发现机制常常使用观察者模式，以确保服务的变化能够及时通知到其他服务。

四、观察者模式在Observer中的应用

在Java中，Observer类和Observable类是观察者模式的典型实现，它们提供了一种实现对象间一对多依赖关系的方式。以下是Observer类和Observable类在观察者模式中的应用：

1. Observable类：

   • Observable类充当抽象主题（Subject）的角色，它维护了一个观察者（Observer）对象的列表，并且提供了方法来添加（addObserver）、删除（deleteObserver）观察者以及通知（notifyObservers）所有观察者。

2. Observer接口：

   • Observer接口定义了观察者必须实现的update方法，该方法将在被观察对象（Observable对象）的状态发生改变时被调用。

import java.util.Observable;
import java.util.Observer;

// 具体观察者
class ConcreteObserver implements Observer {
    @Override
    public void update(Observable o, Object arg) {
        System.out.println("Observer received update: " + arg);
    }
}

// 具体主题
class ConcreteObservable extends Observable {
    private int counter;

    public void increment() {
        counter++;
        setChanged(); // 标记状态改变
        notifyObservers(counter); // 通知观察者
    }
}

public class ObserverPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ConcreteObservable observable = new ConcreteObservable();
        ConcreteObserver observer = new ConcreteObserver();

        observable.addObserver(observer); // 注册观察者

        // 模拟状态变更
        observable.increment();
        observable.increment();
    }
}

在这个示例中，ConcreteObservable类继承了Observable类，表示被观察的主题，它有一个increment方法来模拟状态的变更。每次调用increment方法时，都会通知所有注册的观察者（ConcreteObserver实例）。观察者通过实现Observer接口的update方法来接收更新。

观察者模式在Java中的应用非常广泛，特别是在需要实现动态通知和更新的场景中。通过使用Observable类和Observer接口，开发者可以轻松地实现这一模式，从而提高代码的模块化和可维护性。