设计模式 - 观察者模式（Observer Pattern）

介绍

观察者模式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改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。

实现

假设我们需要开发一个天气预报系统，其中包含天气数据源和多个显示设备，比如温度显示器、湿度显示器等。当天气数据源的数据发生变化时，所有的显示设备都应该能够及时更新自己的显示内容。

定义观察者的接口

首先定义一个观察者的接口，以及一个主题（Subject）接口。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

interface Observer {
    void update(float temp, float humidity, float pressure);
}

interface Subject {
    void registerObserver(Observer o);
    void removeObserver(Observer o);
    void notifyObservers();
}

创建具体主题

具体主题类包含观察者列表，并提供添加、删除观察者的方法以及通知观察者的方法。

class WeatherData implements Subject {
    private List<Observer> observers;
    private float temperature;
    private float humidity;
    private float pressure;

    public WeatherData() {
        observers = new ArrayList<>();
    }

    public void registerObserver(Observer o) {
        observers.add(o);
    }

    public void removeObserver(Observer o) {
        int i = observers.indexOf(o);
        if (i >= 0) {
            observers.remove(i);
        }
    }

    public void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(temperature, humidity, pressure);
        }
    }

    public void setMeasurements(float temp, float humidity, float pressure) {
        this.temperature = temp;
        this.humidity = humidity;
        this.pressure = pressure;
        measurementsChanged();
    }

    protected void measurementsChanged() {
        notifyObservers();
    }
}

创建具体观察者

具体观察者类实现了观察者接口，并在接收到主题的通知后更新自身状态。

class CurrentConditionsDisplay implements Observer {
    private float temperature;
    private float humidity;
    private Subject weatherData;

    public CurrentConditionsDisplay(Subject weatherData) {
        this.weatherData = weatherData;
        weatherData.registerObserver(this);
    }

    @Override
    public void update(float temp, float humidity, float pressure) {
        this.temperature = temp;
        this.humidity = humidity;
        display();
    }

    public void display() {
        System.out.println("Current conditions: " + temperature + " F degrees and " + humidity + "% humidity");
    }
}

使用观察者模式

public class WeatherStation {
    public static void main(String[] args) {
        WeatherData weatherData = new WeatherData();
        CurrentConditionsDisplay currentDisplay = new CurrentConditionsDisplay(weatherData);

        weatherData.setMeasurements(80, 65, 30.4f);
        weatherData.setMeasurements(82, 70, 29.2f);
        weatherData.setMeasurements(78, 90, 29.2f);
    }
}

使用场景

观察者模式适用于：

• 当一个抽象模型有两个方面，其中一个方面依赖于另一方面。将这些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。
• 当对一个对象的改变需要同时改变其它对象，而不知道具体有多少对象有待改变。
• 当一个对象必须通知其它对象，而它又不能假定其它对象是谁。换言之，你不希望这些对象是紧密耦合的。

总结

观察者模式通过定义对象间的一对多依赖关系来促进松耦合的设计，使得对象能够在不硬编码彼此的情况下相互作用。这种方式不仅增加了程序的灵活性，而且简化了对象间的交互逻辑。

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以上就是观察者模式的一个实现案例，希望能帮助你理解这一模式的使用方式及其优点。