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观察者模式简介
观察者模式是使用频率最高的设计模式之一，它用于建立一种对象与对象之间的依赖关系，一个对象发生改变时将自动通知其他对象，其他对象将相应作出反应。在观察者模式中，发生改变的对象称为观察目标，而被通知的对象称为观察者，一个观察目标可以对应多个观察者，而且这些观察者之间可以没有任何相互联系，可以根据需要增加和删除观察者，使得系统更易于扩展。
观察者模式定义如下： 观察者模式(Observer Pattern)：定义对象之间的一种一对多依赖关系，使得每当一个对象状态发生改变时，其相关依赖对象皆得到通知并被自动更新。
观察者模式的别名包括发布-订阅（Publish/Subscribe）模式、模型-视图（Model/View）模式、源-监听器（Source/Listener）模式或从属者（Dependents）模式。
观察者模式是一种对象行为型模式。
观察者模式抽象代码
在观察者模式结构图中包含如下几个角色：
● Subject（目标）：目标又称为主题，它是指被观察的对象。在目标中定义了一个观察者集合，一个观察目标可以接受任意数量的观察者来观察，它提供一系列方法来增加和删除观察者对象，同时它定义了通知方法notify()。目标类可以是接口，也可以是抽象类或具体类。
● ConcreteSubject（具体目标）：具体目标是目标类的子类，通常它包含有经常发生改变的数据，当它的状态发生改变时，向它的各个观察者发出通知；同时它还实现了在目标类中定义的抽象业务逻辑方法（如果有的话）。如果无须扩展目标类，则具体目标类可以省略。
● Observer（观察者）：观察者将对观察目标的改变做出反应，观察者一般定义为接口，该接口声明了更新数据的方法update()，因此又称为抽象观察者。
● ConcreteObserver（具体观察者）：在具体观察者中维护一个指向具体目标对象的引用，它存储具体观察者的有关状态，这些状态需要和具体目标的状态保持一致；它实现了在抽象观察者Observer中定义的update()方法。通常在实现时，可以调用具体目标类的attach()方法将自己添加到目标类的集合中或通过detach()方法将自己从目标类的集合中删除。
观察者模式描述了如何建立对象与对象之间的依赖关系，以及如何构造满足这种需求的系统。观察者模式包含观察目标和观察者两类对象，一个目标可以有任意数目的与之相依赖的观察者，一旦观察目标的状态发生改变，所有的观察者都将得到通知。作为对这个通知的响应，每个观察者都将监视观察目标的状态以使其状态与目标状态同步，这种交互也称为发布-订阅(Publish-Subscribe)。观察目标是通知的发布者，它发出通知时并不需要知道谁是它的观察者，可以有任意数目的观察者订阅它并接收通知。 下面通过示意代码来对该模式进行进一步分析。首先我们定义一个抽象目标Subject，典型代码如下所示：
import java.util.*;
abstract class Subject {
//定义一个观察者集合用于存储所有观察者对象
protected ArrayList observers<Observer> = new ArrayList();
//注册方法，用于向观察者集合中增加一个观察者
public void attach(Observer observer) {
observers.add(observer);
}
//注销方法，用于在观察者集合中删除一个观察者
public void detach(Observer observer) {
observers.remove(observer);
}
//声明抽象通知方法
public abstract void notify();
}
具体目标类ConcreteSubject是实现了抽象目标类Subject的一个具体子类，其典型代码如下所示：
[java] view plain copy
class ConcreteSubject extends Subject {
//实现通知方法
public void notify() {
//遍历观察者集合，调用每一个观察者的响应方法
for(Object obs:observers) {
((Observer)obs).update();
}
}
}抽象观察者角色一般定义为一个接口，通常只声明一个update()方法，为不同观察者的更新（响应）行为定义相同的接口，这个方法在其子类中实现，不同的观察者具有不同的响应方法。抽象观察者Observer典型代码如下所示：
interface Observer {
//声明响应方法
public void update();
}
在具体观察者ConcreteObserver中实现了update()方法，其典型代码如下所示：
class ConcreteObserver implements Observer {
//实现响应方法
public void update() {
//具体响应代码
}
}在有些更加复杂的情况下，具体观察者类ConcreteObserver的update()方法在执行时需要使用到具体目标类ConcreteSubject中的状态（属性），因此在ConcreteObserver与ConcreteSubject之间有时候还存在关联或依赖关系，在ConcreteObserver中定义一个ConcreteSubject实例，通过该实例获取存储在ConcreteSubject中的状态。如果ConcreteObserver的update()方法不需要使用到ConcreteSubject中的状态属性，则可以对观察者模式的标准结构进行简化，在具体观察者ConcreteObserver和具体目标ConcreteSubject之间无须维持对象引用。如果在具体层具有关联关系，系统的扩展性将受到一定的影响，增加新的具体目标类有时候需要修改原有观察者的代码，在一定程度上违反了“开闭原则”，但是如果原有观察者类无须关联新增的具体目标，则系统扩展性不受影响。
观察者模式的推与拉
在上面的update方法我们之前为空，很明显，observer需要的数据在subject中，observer得到数据的方法有两种，推与拉
推，subject在observer.update()时，将数据放到update的参数中，update()接口变成update(String value)，具体的observer根据update里的参数进行改变。
推得方法有好处，subject可以规定推得数据是什么。
但是也有坏处，一是如果subject要改变推的数据的话，所有的observer都要改变，很不方便。二是，可能observer只需要一部分数据，subject却全部推过来了。
但是head first设计模式中推荐使用推的方法
拉，就是update（），observer在实现update的方法中，使用subect.getXXX()方法，得到自己想要的东西，实现起来比较方便，但是在这种情况下，observer内要保留一个subect的引用
JDK中的观察者模式
在JDK的java.util包中，提供了Observable类以及Observer接口，它们构成了JDK对观察者模式的支持。
Observer接口
在java.util.Observer接口中只声明一个方法，它充当抽象观察者，其方法声明代码如下所示：
void update(Observable o, Object arg);
当观察目标的状态发生变化时，该方法将会被调用，在Observer的子类中将实现update()方法，即具体观察者可以根据需要具有不同的更新行为。当调用观察目标类Observable的notifyObservers()方法时，将执行观察者类中的update()方法。
注意：
这种update是推与拉的结合，想推的话，就把arg里的参数填进去，但是不管怎样，都会把this填进去（详见下面的notify方法）
而且用这种方法，不必再observer中存放obseverable的引用
Observable类
java.util.Observable类充当观察目标类，在Observable中定义了一个向量Vector来存储观察者对象，它所包含的方法及说明见表22-1： 表22-1 Observable类所包含方法及说明
| 方法名 | 方法描述 | Cool |
|---|---|---|
| Observable() | 构造方法，实例化Vector向量。 | $1600 |
| addObserver(Observer o) | 用于注册新的观察者对象到向量中。 | $12 |
| deleteObserver (Observer o) | 用于删除向量中的某一个观察者对象。 | $1 |
| notifyObservers()和notifyObservers(Object arg) | 通知方法，用于在方法内部循环调用向量中每一个观察者的update()方法。 | |
| deleteObservers() | 用于清空向量，即删除向量中所有观察者对象。 | |
| setChanged() | 该方法被调用后会设置一个boolean类型的内部标记变量changed的值为true，表示观察目标对象的状态发生了变化。 | |
| clearChanged() | 用于将changed变量的值设为false，表示对象状态不再发生改变或者已经通知了所有的观察者对象，调用了它们的update()方法。 | |
| hasChanged() | 用于测试对象状态是否改变。 | |
| countObservers() | 用于返回向量中观察者的数量。 |
我们可以直接使用Observer接口和Observable类来作为观察者模式的抽象层，再自定义具体观察者类和具体观察目标类，通过使用JDK中的Observer接口和Observable类，可以更加方便地在Java语言中应用观察者模式。
setChanged方法
在notify之前要先用setChanged方法，修改标志位为true，原因看notify的代码
/**
* Sets the changed flag for this {@code Observable}. After calling
* {@code setChanged()}, {@code hasChanged()} will return {@code true}.
*/
protected void setChanged() {
changed = true;
}
notifyObservers()方法
notify方法，先根据changed标志位确定要不要通知，再挨个执行observer.update(this,data)
/**
* If {@code hasChanged()} returns {@code true}, calls the {@code update()}
* method for every observer in the list of observers using null as the
* argument. Afterwards, calls {@code clearChanged()}.
* <p>
* Equivalent to calling {@code notifyObservers(null)}.
*/
public void notifyObservers() {
notifyObservers(null);
}
/**
* If {@code hasChanged()} returns {@code true}, calls the {@code update()}
* method for every Observer in the list of observers using the specified
* argument. Afterwards calls {@code clearChanged()}.
*
* @param data
* the argument passed to {@code update()}.
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public void notifyObservers(Object data) {
int size = 0;
Observer[] arrays = null;
synchronized (this) {
if (hasChanged()) {
clearChanged();
size = observers.size();
arrays = new Observer[size];
observers.toArray(arrays);
}
}
if (arrays != null) {
for (Observer observer : arrays) {
observer.update(this, data);
}
}
}
注意：在Observer对象销毁前一定要用deleteObserver将其从列表中删除，也就是在onDestroy()方法中调用deleteObserver()方法。
不然因为还存在对象引用的关系，Observer对象不会被垃圾收集，造成内存泄漏，并且已死的Observer仍会被通知到，有可能造成意料外的错误，而且随着列表越来越大，notifyObservers操作也会越来越慢。
观察者模式具体代码
设置一个问题，一个类内有int类的num和string类的str，当他们改变时，另外一个类要想观察对象中的num和str的值
首先是observable的代码，当set方法的时候，不仅设置数据，还调用setchanged和notify方法，并且传给notify方法的参数是str，没有num
package algorithm.designpattern.p02observerpattern;
import java.util.Observable;
public class SimpleObservable extends Observable{
int num=0;
String str="";
public int getNum() {
return num;
}
public void setNum(int num) {
this.num = num;
setChanged();
notifyObservers(str);
}
public String getString() {
return str;
}
public void setString(String string) {
this.str = string;
setChanged();
notifyObservers(str);
}
public void setData(int num,String string) {
this.num = num;
this.str = string;
setChanged();
notifyObservers(str);
}
}
然后是observer的update方法，得到传来的参数str很简单，object.toString()就可以得到了
但是要得到没有传来的参数num，需要将observable转为SimpleObservable，再调用simpleObservable.getNum()才能得到
package algorithm.designpattern.p02observerpattern;
import java.util.Observable;
import java.util.Observer;
public class SimpleObserver implements Observer{
public void update(Observable observable,Object object){
SimpleObservable simpleObservable=(SimpleObservable)observable;
System.out.println("now observable 的 num is "+simpleObservable.getNum());
System.out.println("now 发过来的 string is "+object.toString());
}
}
测试类
package algorithm.designpattern.p02observerpattern;
public class Client {
public static void main(String[] args) {
SimpleObservable doc = new SimpleObservable ();
SimpleObserver view = new SimpleObserver ();
doc.addObserver(view);
doc.setData(1,"ab");
doc.setData(2,"acb");
doc.setData(2,"adb");
doc.setData(3,"aeb");
}
}
最后输出
now observable 的 num is 1
now 发过来的 string is ab
now observable 的 num is 2
now 发过来的 string is acb
now observable 的 num is 2
now 发过来的 string is adb
now observable 的 num is 3
now 发过来的 string is aeb
观察者模式优点
(1) 观察者模式可以实现表示层和数据逻辑层的分离，定义了稳定的消息更新传递机制，并抽象了更新接口，使得可以有各种各样不同的表示层充当具体观察者角色。
(2) 观察者模式在观察目标和观察者之间建立一个抽象的耦合。观察目标只需要维持一个抽象观察者的集合，无须了解其具体观察者。由于观察目标和观察者没有紧密地耦合在一起，因此它们可以属于不同的抽象化层次。
(3) 观察者模式支持广播通信，观察目标会向所有已注册的观察者对象发送通知，简化了一对多系统设计的难度。
(4) 观察者模式满足“开闭原则”的要求，增加新的具体观察者无须修改原有系统代码，在具体观察者与观察目标之间不存在关联关系的情况下，增加新的观察目标也很方便。
观察者模式缺点
(1) 如果一个观察目标对象有很多直接和间接观察者，将所有的观察者都通知到会花费很多时间。
(2) 如果在观察者和观察目标之间存在循环依赖，观察目标会触发它们之间进行循环调用，可能导致系统崩溃。
(3) 观察者模式没有相应的机制让观察者知道所观察的目标对象是怎么发生变化的，而仅仅只是知道观察目标发生了变化。
观察者模式适用场景
观察者模式广泛应用于各种编程语言的GUI事件处理的实现，在基于事件的XML解析技术（如SAX2）以及Web事件处理中也都使用了观察者模式。
在以下情况下可以考虑使用观察者模式：
(1) 一个抽象模型有两个方面，其中一个方面依赖于另一个方面，将这两个方面封装在独立的对象中使它们可以各自独立地改变和复用。
(2) 一个对象的改变将导致一个或多个其他对象也发生改变，而并不知道具体有多少对象将发生改变，也不知道这些对象是谁。
(3) 需要在系统中创建一个触发链，A对象的行为将影响B对象，B对象的行为将影响C对象……，可以使用观察者模式创建一种链式触发机制。
观察者模式的应用
在当前流行的MVC(Model-View-Controller)架构中也应用了观察者模式，MVC是一种架构模式，它包含三个角色：模型(Model)，视图(View)和控制器(Controller)。其中模型可对应于观察者模式中的观察目标，而视图对应于观察者，控制器可充当两者之间的中介者。当模型层的数据发生改变时，视图层将自动改变其显示内容。
模型层提供的数据是视图层所观察的对象，在视图层中包含两个用于显示数据的图表对象，一个是柱状图，一个是饼状图，相同的数据拥有不同的图表显示方式，如果模型层的数据发生改变，两个图表对象将随之发生变化，这意味着图表对象依赖模型层提供的数据对象，因此数据对象的任何状态改变都应立即通知它们。同时，这两个图表之间相互独立，不存在任何联系，而且图表对象的个数没有任何限制，用户可以根据需要再增加新的图表对象，如折线图。在增加新的图表对象时，无须修改原有类库，满足“开闭原则”。