深入浅出设计模式(18)——Observer模式

一、Observer模式的意图：


在对象的内部状态发生变化时，自动通知外部对象进行响应。

二、Observer模式的构成：


·被观察者：内部状态有可能被改变，而且又需要通知外部的对象

·观察者：需要对内部状态的改变做出响应的对象



三、Observer模式的Java实现：


Java的API中已经为我们提供了Observer模式的实现。具体由java.util.Observable类和java.util.Observer接口完成。

前者有两个重要的方法：

·setChanged：设置内部状态为已改变

·notifyObservers(Object obj)：通知观察者所发生的改变，参数obj是一些改变的信息

后者有一个核心方法：

·update(Object obj)：相应被观察者的改变，其中obj就是被观察者传递过来的信息，该方法会在notifyObservers被调用时自动调用。

下面是Observer模式的实现过程：

·创建一个被观察者，继承java.util.Observable

·创建一个观察者，实现java.util.Observer接口

·注册观察着，调用addObserver(Observer observer)

·在被观察者改变对象内部状态的地方，调用setChanged()方法，然后调用notifyObservers(Object)方法，通知被观察者

·在观察者的update(Object)方法中，对改变做出响应。

四、Observer模式的好处：

1.Observer模式的优点：

   ·被观察者只需要知道谁在观察它，无需知道具体的观察细节

   ·被观察者一旦发生变化，只需要通过广播的方式告知观察者，至于消息如何到达则不需知道。这样的话无疑消除了被观察者和观察者之间通信的硬编码

   ·当一个被观察者同时被多个观察着观察时，观察者可以只选择自己感兴趣的事件，而忽略其它的事件

  

   ·多个观察者组合起来可以形成一个观察链，如果一旦需要回滚多个操作，此时观察链可以发挥作用

   ·观察者可以实时对被观察对象的变化做出响应，例如自动告警、中断运行等

2.运用Observer模式可以

   ·屏蔽线程间的通信机制：例如两个线程之间，主线程可以作为观察者，执行线程是被观察者。彼此之间只知道对方存在，但不知道之间通信的细节

   ·消除硬编码：如果没有Observer模式，则只能采用回调的模式，或者在代码中显示地调用观察者

   ·优化异常机制：特别适合在异常发生时向顶层监控，减少try-catch代码量

 

五、实例

    假设我们有个高档的热水器，我们给它通上电，当水温超过95度的时候：1、扬声器会开始发出语音，告诉你水的温度；2、液晶屏也会改变水温的显示，来提示水已经快烧开了。

    现在我们需要写个程序来模拟这个烧水的过程，我们将定义一个类来代表热水器，我们管它叫：Heater，它有代表水温的字段，叫做temperature；当然，还有必不可少的给水加热方法BoilWater()，一个发出语音警报的方法MakeAlert()，一个显示水温的方法，ShowMsg()。

namespace Delegate {  
    class Heater {  
    private int temperature; // 水温  
    // 烧水  
    public void BoilWater() {  
        for (int i = 0; i < = 100; i++) {  
           temperature = i;  
 
           if (temperature > 95) {  
               MakeAlert(temperature);  
               ShowMsg(temperature);  
            }  
        }  
    }  
 
    // 发出语音警报  
    private void MakeAlert(int param) {  
       Console.WriteLine("Alarm：嘀嘀嘀，水已经 {0} 度了：" , param);  
    }  
      
    // 显示水温  
    private void ShowMsg(int param) {  
       Console.WriteLine("Display：水快开了，当前温度：{0}度。" , param);  
    }  
}  
 
class Program {  
    static void Main() {  
       Heater ht = new Heater();  
       ht.BoilWater();  
    }  
}  
} 

Observer设计模式简介

    上面的例子显然能完成我们之前描述的工作，但是却并不够好。现在假设热水器由三部分组成：热水器、警报器、显示器，它们来自于不同厂商并进行了组装。那么，应该是热水器仅仅负责烧水，它不能发出警报也不能显示水温；在水烧开时由警报器发出警报、显示器显示提示和水温。

    这时候，上面的例子就应该变成这个样子：  

// 热水器  
public class Heater {   
    private int temperature;  
          
    // 烧水  
    private void BoilWater() {  
       for (int i = 0; i < = 100; i++) {  
           temperature = i;  
        }  
    }  
}  
 
// 警报器  
public class Alarm{  
    private void MakeAlert(int param) {  
       Console.WriteLine("Alarm：嘀嘀嘀，水已经 {0} 度了：" , param);  
    }  
}  
 
// 显示器  
public class Display{  
    private void ShowMsg(int param) {  
       Console.WriteLine("Display：水已烧开，当前温度：{0}度。" , param);  
    }  
} 

    这里就出现了一个问题：如何在水烧开的时候通知报警器和显示器？在继续进行之前，我们先了解一下Observer设计模式，Observer设计模式中主要包括如下两类对象：

    Subject：监视对象，它往往包含着其他对象所感兴趣的内容。在本范例中，热水器就是一个监视对象，它包含的其他对象所感兴趣的内容，就是temprature字段，当这个字段的值快到100时，会不断把数据发给监视它的对象。

    Observer：监视者，它监视Subject，当Subject中的某件事发生的时候，会告知Observer，而Observer则会采取相应的行动。在本范例中，Observer有警报器和显示器，它们采取的行动分别是发出警报和显示水温。

    在本例中，事情发生的顺序应该是这样的：

    警报器和显示器告诉热水器，它对它的温度比较感兴趣(注册)。

    热水器知道后保留对警报器和显示器的引用。

    热水器进行烧水这一动作，当水温超过95度时，通过对警报器和显示器的引用，自动调用警报器的MakeAlert()方法、显示器的ShowMsg()方法。

    类似这样的例子是很多的，GOF对它进行了抽象，称为Observer设计模式：Observer设计模式是为了定义对象间的一种一对多的依赖关系，以便于当一个对象的状态改变时，其他依赖于它的对象会被自动告知并更新。Observer模式是一种松耦合的设计模式。

实现范例的Observer设计模式

    我们之前已经对委托和事件介绍很多了，现在写代码应该很容易了，现在在这里直接给出代码，并在注释中加以说明。

using System;  
using System.Collections.Generic;  
using System.Text;  
 
namespace Delegate {  
    // 热水器  
    public class Heater {  
       private int temperature;  
       public delegate void BoilHandler(int param);   //声明委托  
       public event BoilHandler BoilEvent;        //声明事件  
 
       // 烧水  
       public void BoilWater() {  
           for (int i = 0; i < = 100; i++) {  
              temperature = i;  
 
              if (temperature > 95) {  
                  if (BoilEvent != null) { //如果有对象注册  
                      BoilEvent(temperature);  //调用所有注册对象的方法  
                  }  
              }  
           }  
       }  
    }  
 
    // 警报器  
    public class Alarm {  
       public void MakeAlert(int param) {  
           Console.WriteLine("Alarm：嘀嘀嘀，水已经 {0} 度了：", param);  
       }  
    }  
 
    // 显示器  
    public class Display {  
       public static void ShowMsg(int param) { //静态方法  
           Console.WriteLine("Display：水快烧开了，当前温度：{0}度。", param);  
       }  
    }  
      
    class Program {  
       static void Main() {  
           Heater heater = new Heater();  
           Alarm alarm = new Alarm();  
 
           heater.BoilEvent += alarm.MakeAlert;    //注册方法  
           heater.BoilEvent += (new Alarm()).MakeAlert;   //给匿名对象注册方法  
           heater.BoilEvent += Display.ShowMsg;       //注册静态方法  
 
           heater.BoilWater();   //烧水，会自动调用注册过对象的方法  
       }  
    }  
} 

    输出为：

Alarm：嘀嘀嘀，水已经 96 度了：  
Alarm：嘀嘀嘀，水已经 96 度了：  
Display：水快烧开了，当前温度：96度。  
// 省略...