Android设计模式源码解析之观察者模式
本文为 Android 设计模式源码解析 中 观察者模式 分析
Android系统版本： 2.3
分析者：Mr.Simple，分析状态：未完成，校对者：Mr.Simple，校对状态：未开始
1. 模式介绍
模式的定义
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。
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、事件总线的处理机制。
2. UML类图
角色介绍
抽象主题 (Subject) 角色
抽象主题角色把所有观察者对象的引用保存在一个聚集（比如ArrayList对象）里，每个主题都可以有任意数量的观察者。抽象主题提供一个接口，可以增加和删除观察者对象，抽象主题角色又叫做抽象被观察者(Observable)角色。具体主题 (ConcreteSubject) 角色
将有关状态存入具体观察者对象；在具体主题的内部状态改变时，给所有登记过的观察者发出通知。具体主题角色又叫做具体被观察者(Concrete Observable)角色。抽象观察者 (Observer) 角色
为所有的具体观察者定义一个接口，在得到主题的通知时更新自己，这个接口叫做更新接口。具体观察者 (ConcreteObserver) 角色
存储与主题的状态自恰的状态。具体观察者角色实现抽象观察者角色所要求的更新接口，以便使本身的状态与主题的状态 像协调。如果需要，具体观察者角色可以保持一个指向具体主题对象的引用。
3. 模式的简单实现
简单实现的介绍
AndroidWeekly是一个每周都会发布关于Android新技术、开源库、招聘信息等内容的网站，在这里我们可以看到最新的技术，最牛X的工程师，经常逛逛这类网站不仅能够开阔我们的眼界，也能让我们接触到最前言的科技信息。这其实就是一个RSS系统，用户订阅Android Weekly的文章，每当有更新的时候将新的内容推送给订阅用户。这不就是观察者模式吗？观察者模式的另一个名字叫做发布-订阅模式，下图就是我订阅AndroidWeekly之后他们发来的确认邮件。下面让我们来简单模拟一下AndroidWeekly的发布过程吧！
实现源码
/** * 程序员是观察者 * * @author mrsimple */public class Coder implements Observer { public String name ; public Coder(String aName) { name = aName ; } @Override public void update(Observable o, Object arg) { System.out.println( "Hi, " + name + ", AndroidWeekly更新啦, 内容 : " + arg); } @Override public String toString() { return "码农 : " + name; }}/** * AndroidWeekly这个网站是被观察者,它有更新所有的观察者 (这里是程序员) 都会接到相应的通知. * * @author mrsimple */public class AndroidWeekly extends Observable { public void postNewPublication(String content) { // 标识状态或者内容发生改变 setChanged(); // 通知所有观察者 notifyObservers(content); }}// 测试代码public class Test { public static void main(String[] args) { // 被观察的角色 AndroidWeekly androidWeekly = new AndroidWeekly(); // 观察者 Coder mrsimple = new Coder("mr.simple"); Coder coder1 = new Coder("coder-1"); Coder coder2 = new Coder("coder-2"); Coder coder3 = new Coder("coder-3"); // 将观察者注册到可观察对象的观察者列表中 androidWeekly.addObserver(mrsimple); androidWeekly.addObserver(coder1); androidWeekly.addObserver(coder2); androidWeekly.addObserver(coder3); // 发布消息 androidWeekly.postNewPublication("新的一期AndroidWeekly来啦!"); }}
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输入结果:
Hi, coder-3, AndroidWeekly更新啦, 内容 : 新的一期AndroidWeekly来啦!Hi, coder-2, AndroidWeekly更新啦, 内容 : 新的一期AndroidWeekly来啦!Hi, coder-1, AndroidWeekly更新啦, 内容 : 新的一期AndroidWeekly来啦!Hi, mr.simple, AndroidWeekly更新啦, 内容 : 新的一期AndroidWeekly来啦!
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可以看到所有订阅了AndroidWeekly的用户都受到了更新消息，一对多的订阅-发布系统这么简单就完成了。
这里Observer是抽象的观察者角色，Coder扮演的是具体观察者的角色；Observable对应的是抽象主题角色，AndroidWeekly则是具体的主题角色。Coder是具体的观察者，他们订阅了AndroidWeekly这个具体的可观察对象，当AndroidWeekly有更新时，会遍历所有观察者 ( 这里是Coder码农 )，然后给这些观察者发布一个更新的消息，即调用Coder中的update方法，这样就达到了1对多的通知功能。Observer和Observable都已经内置在jdk中，可见观察者模式在java中的重要性。
Android源码中的模式实现
ListView是Android中最重要的控件，没有之一。而ListView最重要的一个点就是Adapter，在Android设计模式源码解析之适配器(Adapter)模式中我们分析了Adapter模式，在我们往ListView添加数据后，我们都会调用一个方法: notifyDataSetChanged(), 这是为什么呢？ 今天我们就来揭开它的神秘面纱。
第一步我们就跟进这个方法notifyDataSetChanged方法，这个方法定义在BaseAdapter中，代码如下:
public abstract class BaseAdapter implements ListAdapter, SpinnerAdapter { // 数据集观察者 private final DataSetObservable mDataSetObservable = new DataSetObservable(); // 代码省略 public void registerDataSetObserver(DataSetObserver observer) { mDataSetObservable.registerObserver(observer); } public void unregisterDataSetObserver(DataSetObserver observer) { mDataSetObservable.unregisterObserver(observer); } /** * Notifies the attached observers that the underlying data has been changed * and any View reflecting the data set should refresh itself. * 当数据集用变化时通知所有观察者 */ public void notifyDataSetChanged() { mDataSetObservable.notifyChanged(); }}
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我们一看BaseAdapter上述代码，大体有了这么一个了解，原来BaseAdapter是一个观察者模式！
那么BaseAdapter是如何运作的？ 这些观察者又是什么呢？我们一步一步来分析。
我们先跟到mDataSetObservable.notifyChanged()函数中看看。
/** * A specialization of Observable for DataSetObserver that provides methods for * invoking the various callback methods of DataSetObserver. */public class DataSetObservable extends Observable<DataSetObserver> { /** * Invokes onChanged on each observer. Called when the data set being observed has * changed, and which when read contains the new state of the data. */ public void notifyChanged() { synchronized(mObservers) { // 调用所有观察者的onChanged方式 for (int i = mObservers.size() - 1; i >= 0; i--) { mObservers.get(i).onChanged(); } } } // 代码省略}
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恩，代码很简单，就是在mDataSetObservable.notifyChanged()中遍历所有观察者，并且调用它们的onChanged方法。
那么这些观察者是从哪里来的呢？首先ListView通过setAdapter方法来设置Adapter,我们看看相关代码。
@Override public void setAdapter(ListAdapter adapter) { // 如果已经有了一个adapter,那么先注销该Adapter对应的观察者 if (mAdapter != null && mDataSetObserver != null) { mAdapter.unregisterDataSetObserver(mDataSetObserver); } // 代码省略 super.setAdapter(adapter); if (mAdapter != null) { mAreAllItemsSelectable = mAdapter.areAllItemsEnabled(); mOldItemCount = mItemCount; // 获取数据的数量 mItemCount = mAdapter.getCount(); checkFocus(); // 注意这里 : 创建一个一个数据集观察者 mDataSetObserver = new AdapterDataSetObserver(); // 将这个观察者注册到Adapter中，实际上是注册到DataSetObservable中 mAdapter.registerDataSetObserver(mDataSetObserver); // 代码省略 } else { // 代码省略 } requestLayout(); }
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可以看到在设置Adapter时会构建一个AdapterDataSetObserver，这不就是我们上面所说的观察者么，最后将这个观察者注册到adapter中，这样我们的被观察者、观察者都有了。一般来说我们的数据集会放到Adapter中，例如 :
public abstract class UserAdapter extends BaseAdapter { // 数据集 protected List<String> mDataSet = new LinkedList<String>(); protected Context mContext = null; public CommonAdapter(Context context, List<String> dataSet) { this.mDataSet = dataSet; this.mContext = context; }}
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这个时候可能你就有点晕了？ AdapterDataSetObserver是什么？它是如何运作的？那么我就先来看看AdapterDataSetObserver吧。
AdapterDataSetObserver定义在ListView的父类AbsListView中，代码如下 :
class AdapterDataSetObserver extends AdapterView<ListAdapter>.AdapterDataSetObserver { @Override public void onChanged() { super.onChanged(); if (mFastScroller != null) { mFastScroller.onSectionsChanged(); } } @Override public void onInvalidated() { super.onInvalidated(); if (mFastScroller != null) { mFastScroller.onSectionsChanged(); } } }
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它由继承自AbsListView的父类AdapterView的AdapterDataSetObserver, 代码如下 :
class AdapterDataSetObserver extends DataSetObserver { private Parcelable mInstanceState = null; // 上文有说道，调用Adapter的notifyDataSetChanged的时候会调用所有观察者的onChanged方法,核心实现就在这里 @Override public void onChanged() { mDataChanged = true; mOldItemCount = mItemCount; // 获取Adapter中数据的数量 mItemCount = getAdapter().getCount(); // Detect the case where a cursor that was previously invalidated has // been repopulated with new data. if (AdapterView.this.getAdapter().hasStableIds() && mInstanceState != null && mOldItemCount == 0 && mItemCount > 0) { AdapterView.this.onRestoreInstanceState(mInstanceState); mInstanceState = null; } else { rememberSyncState(); } checkFocus(); // 重新布局ListView、GridView等AdapterView组件 requestLayout(); } // 代码省略 public void clearSavedState() { mInstanceState = null; } }
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到这里我们就知道了，当ListView的数据发生变化时，调用Adapter的notifyDataSetChanged函数，这个函数又会调用DataSetObservable的notifyChanged函数，这个函数会调用所有观察者 (AdapterDataSetObserver) 的onChanged方法。这就是一个观察者模式！
最后我们再捋一捋,AdapterView中有一个内部类AdapterDataSetObserver,在ListView设置Adapter时会构建一个AdapterDataSetObserver，并且注册到Adapter中，这个就是一个观察者。而Adapter中包含一个数据集可观察者DataSetObservable，在数据数量发生变更时开发者手动调用AdapternotifyDataSetChanged，而notifyDataSetChanged实际上会调用DataSetObservable的notifyChanged函数，该函数会遍历所有观察者的onChanged函数。在AdapterDataSetObserver的onChanged函数中会获取Adapter中数据集的新数量，然后调用ListView的requestLayout()方法重新进行布局，更新用户界面。
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| 图1 | 图2 |
这篇文章来自SAOS开源项目组，关于SAOS的介绍请参考Android开源库与设计模式开源组SAOS，更多文章请移步到SAOS开源项目组; 欢迎加入Android框架设计交流群 ，群号码：413864859。
4. 杂谈
ListView主要运用了Adapter和观察者模式使得可扩展性、灵活性非常强，而耦合度却很低，这是我认为设计模式在Android源码中优秀运用的典范。那么为什么Android架构师们会这么设计ListView，它们如何达到低耦合、高灵活性呢？这个留给大家思考吧，如果有时间我再分享我的看法。
优点
- 观察者和被观察者之间是抽象耦合
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。
再分享一下我老师大神的人工智能教程吧。零基础！通俗易懂！风趣幽默！还带黄段子！希望你也加入到我们人工智能的队伍中来！https://blog.csdn.net/jiangjunshow