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观察者模式原理详解以及Spring源码如何使用观察者模式？

article 2025/2/22 9:00:52

前言

  首先说明观察者模式，观察者模式，也叫发布-订阅模式，应该是用来处理对象间的一对多依赖关系的。当被观察者的状态变化时，所有依赖它的观察者都会得到通知并自动更新。

  观察者模式的结构，通常包括Subject（主题）和Observer（观察者）两个主要角色。Subject维护一个观察者列表，提供注册和移除的方法，还有通知观察者的方法。Observer则有一个更新方法，当Subject状态变化时被调用。可能还有具体的ConcreteSubject和ConcreteObserver，实现具体的业务逻辑。

  Spring框架中有很多地方用到了观察者模式，特别是事件驱动模型。比如ApplicationEvent和ApplicationListener，用户自定义事件，然后通过ApplicationContext发布事件，监听器会接收到这些事件进行处理。这是典型的观察者模式的应用。

  需要详细说明Spring中的事件机制。ApplicationEvent是所有事件的父类，自定义事件需要继承它。ApplicationListener是观察者接口，实现onApplicationEvent方法来处理事件。ApplicationContext作为事件发布者，有publishEvent方法。当事件发布时，所有注册的监听该事件类型的监听器都会被触发。

  另外，Spring的事件传播机制可能涉及到同步和异步处理。默认是同步的，但可以通过配置实现异步监听，比如使用@Async注解或者配置TaskExecutor。

  还涉及Spring内置的一些事件，比如ContextRefreshedEvent、ContextStartedEvent等，这些事件在容器生命周期不同阶段发布，监听器可以响应这些事件执行相应逻辑。

  在本文中会结合源码分析，ApplicationContext的publishEvent方法内部如何获取监听器，如何调用他们的onApplicationEvent方法。可能涉及到ApplicationEventMulticaster这个类，它负责管理监听器和事件广播。具体实现类SimpleApplicationEventMulticaster，使用线程池支持异步事件处理。

  其中，Spring中的观察者模式与传统观察者模式的区别，比如Spring使用ApplicationContext作为事件发布者，而传统模式可能由Subject直接维护观察者列表。此外，Spring支持基于注解的事件监听，比如@EventListener，简化了监听器的注册和使用。

  学完本篇可以在项目中使用观察者模式，比如通过自定义事件和监听器实现解耦的业务逻辑。比如订单创建后发送邮件通知，可以定义一个OrderCreatedEvent，监听器处理发送邮件的逻辑，这样订单服务和邮件服务就解耦了。

  还需要注意可能的问题，比如监听器的执行顺序，异常处理，异步监听时的线程池配置等。这些都是实际使用中需要考虑的。

  总结来说，回答需要分两部分：观察者模式的原理，包括结构、角色和流程；然后是Spring中的具体实现，结合事件机制和源码分析，说明如何利用ApplicationEvent、ApplicationListener以及相关类来实现观察者模式，并给出实际应用示例。

观察者模式原理详解及 Spring 源码应用分析

一、观察者模式（Observer Pattern）原理

核心思想：定义对象间的一对多依赖关系，当一个对象（被观察者/主题）状态发生改变时，所有依赖它的对象（观察者）会自动收到通知并更新。
别名：发布-订阅模式（Pub-Sub）。

1. 模式结构
角色职责
Subject（主题）维护观察者列表，提供注册、移除和通知观察者的方法。
Observer（观察者）定义更新接口，用于接收主题状态变化的通知。
ConcreteSubject具体主题，实现状态变更逻辑，并在状态变化时通知所有观察者。
ConcreteObserver具体观察者，实现更新逻辑以响应主题状态变化。
2. 类图
+----------------+          +----------------+
|   Subject      |          |   Observer     |
+----------------+          +----------------+
| +attach(Observer)| <------| +update():void |
| +detach(Observer)|        +----------------+
| +notify()       |                  ^
+----------------+                   |
        ^                            |
        |                            |
+----------------+          +------------------+
| ConcreteSubject |          | ConcreteObserver |
+----------------+          +------------------+
| +getState()    |          | +update()        |
| +setState()    |          +------------------+
+----------------+
3. 执行流程
  1. 观察者注册：ConcreteObserver 调用 Subject.attach() 注册到主题。
  2. 状态变更触发通知：ConcreteSubject 调用 setState() 修改状态后，触发 notify()。
  3. 广播通知：Subject 遍历观察者列表，调用每个观察者的 update() 方法。
二、Spring 源码中的观察者模式实现

Spring 通过 事件驱动模型 实现观察者模式，核心涉及以下组件：

  • ApplicationEvent：所有事件的基类（如 ContextRefreshedEvent）。
  • ApplicationListener：观察者接口，监听特定事件。
  • ApplicationEventPublisher：主题接口，用于发布事件（由 ApplicationContext 实现）。
  • ApplicationEventMulticaster：事件广播器，管理监听器并分发事件。
1. Spring 事件机制核心流程
1. 定义事件 → 2. 发布事件 → 3. 监听器处理事件
2. 源码解析
（1）事件发布：ApplicationContext.publishEvent()

入口：AbstractApplicationContext#publishEvent
流程：

public void publishEvent(ApplicationEvent event) {
    getApplicationEventMulticaster().multicastEvent(event); // 广播事件
    // 若父容器存在，递归向上传播事件
    if (this.parent != null) {
        this.parent.publishEvent(event);
    }
}
（2）事件广播：ApplicationEventMulticaster

实现类：SimpleApplicationEventMulticaster
关键方法：multicastEvent()

public void multicastEvent(ApplicationEvent event) {
    for (ApplicationListener<?> listener : getApplicationListeners(event)) {
        // 判断是否支持异步执行
        Executor executor = getTaskExecutor();
        if (executor != null) {
            executor.execute(() -> invokeListener(listener, event));
        } else {
            invokeListener(listener, event); // 同步调用监听器
        }
    }
}

private void invokeListener(ApplicationListener listener, ApplicationEvent event) {
    listener.onApplicationEvent(event); // 触发监听器逻辑
}
（3）监听器注册与匹配
  • 注册：Spring 容器启动时，自动扫描所有实现 ApplicationListener 的 Bean。
  • 匹配规则：通过 supportsEventType() 检查监听器是否支持当前事件类型。

示例：GenericApplicationListener 判断事件类型：

public boolean supportsEventType(ResolvableType eventType) {
    return (this.delegate == this || this.delegate.supportsEventType(eventType));
}
3. Spring 内置事件示例
事件类型触发时机
ContextRefreshedEvent容器初始化或刷新完成时（所有 Bean 已加载）。
ContextStartedEvent调用 ConfigurableApplicationContext.start() 时。
ContextStoppedEvent调用 ConfigurableApplicationContext.stop() 时。
RequestHandledEventHTTP 请求处理完成后。
三、Spring 观察者模式的实际应用
1. 自定义事件与监听器

步骤：

  1. 定义事件：继承 ApplicationEvent。
  2. 定义监听器：实现 ApplicationListener 或使用 @EventListener 注解。
  3. 发布事件：通过 ApplicationContext.publishEvent() 发布。

代码示例：

// 1. 自定义事件
public class OrderCreatedEvent extends ApplicationEvent {
    private String orderId;
    public OrderCreatedEvent(Object source, String orderId) {
        super(source);
        this.orderId = orderId;
    }
    public String getOrderId() { return orderId; }
}

// 2. 监听器实现（注解方式）
@Component
public class EmailNotificationListener {
    @EventListener
    public void handleOrderCreatedEvent(OrderCreatedEvent event) {
        System.out.println("发送邮件通知，订单ID: " + event.getOrderId());
    }
}

// 3. 发布事件
@Service
public class OrderService {
    @Autowired
    private ApplicationContext applicationContext;

    public void createOrder(String orderId) {
        // 业务逻辑...
        applicationContext.publishEvent(new OrderCreatedEvent(this, orderId));
    }
}
2. 异步事件处理

配置异步监听器：

@Configuration
@EnableAsync
public class AsyncConfig implements AsyncConfigurer {
    @Override
    public Executor getAsyncExecutor() {
        return Executors.newFixedThreadPool(5);
    }
}

// 使用 @Async 注解异步处理
@Component
public class LoggingListener {
    @Async
    @EventListener
    public void asyncLogOrderEvent(OrderCreatedEvent event) {
        System.out.println("异步记录日志，订单ID: " + event.getOrderId());
    }
}
3. 监听器执行顺序

通过 @Order 注解控制监听器执行顺序：

@EventListener
@Order(1)
public void firstListener(OrderCreatedEvent event) {
    System.out.println("第一个执行");
}

@EventListener
@Order(2)
public void secondListener(OrderCreatedEvent event) {
    System.out.println("第二个执行");
}
四、Spring 观察者模式的设计优势
  1. 解耦业务逻辑
    事件发布者与监听者无需直接交互，例如订单服务不依赖邮件服务。
  2. 扩展性强
    新增监听器只需实现接口或添加注解，无需修改发布者代码。
  3. 支持异步处理
    通过 TaskExecutor 实现异步事件处理，提升系统吞吐量。
  4. 事件传播机制
    支持事件在容器层次结构中向上传播（如父子容器）。
五、总结
  • 观察者模式核心：解耦主题与观察者，通过事件通知机制实现松耦合通信。
  • Spring 实现：基于 ApplicationEvent、ApplicationListener 和 ApplicationEventMulticaster 构建事件驱动模型。
  • 应用场景：
    • 业务流程解耦（如订单创建后发送通知、记录日志）。
    • 系统生命周期管理（如容器启动后加载缓存）。
    • 异步任务触发（如消息队列事件处理）。

源码设计亮点：

  • 事件类型匹配：通过 ResolvableType 动态解析事件类型，支持泛型事件。
  • 灵活广播策略：SimpleApplicationEventMulticaster 支持同步/异步事件分发。
  • 注解驱动简化：@EventListener 和 @Async 简化监听器定义与异步配置。

http://www.kler.cn/a/555875.html

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