觀察者模式

前言

最近在看《深刻淺出Nodejs》，看完了第三章異步IO，以爲觀察者模式在Node中十分重要因而找了幾篇博客學習了一下觀察者模式。

主要的參考博客：
《JAVA與模式》之觀察者模式——java_my_life
java:從消息機制談到觀察者模式——luoweifu

觀察者模式的定義

觀察者模式是對象的行爲模式，又叫發佈-訂閱(Publish/Subscribe)模式、模型-視圖(Model/View)模式、源-監聽器(Source/Listener)模式或從屬者(Dependents)模式。
觀察者模式定義了一種一對多的依賴關係，讓多個觀察者對象同時監聽某一個主題對象。這個主題對象在狀態上發生變化時，會通知全部觀察者對象，使它們可以自動更新本身。

觀察者模式結構

偷懶直接拿了別人的圖：

• Subject 抽象主題，也被叫作被觀察者（Observable），抽象主題提供一個接口，能夠添加和刪除觀察者
• ConcreteSubject 具體主題，也被叫作具體被觀察者（Concreate Obervable），存放有關狀態，而且在狀態改變時通知觀察者
• Observer 抽象觀察者，爲全部具體觀察者定義一個更新接口，用於在獲得主題更新時更新本身，並作一些相應操做。
• ConcreteObserver 具體觀察者，存儲與主題相關的狀態而且實現更新接口，能夠持有一個具體主題對象的引用。

推模型和拉模型

觀察者模式能夠分爲拉模型和推模型兩種：

• 推模型 主題對象像觀察者推送信息，無論觀察者是否須要，推送的信息通常是主題對象的所有或部分數據。
• 拉模型 主題對象在通知觀察者時，只提供少許信息，若觀察者須要更多信息，則直接到主題對象中獲取數據。這樣就須要經過update()方法將主題對象傳遞給觀察者，或者讓觀察者持有一個具體主題對象的引用。

推模型

//Observer.java
public interface Observer {
    void update(String newState);
}

//Observable.java
public abstract class Observable {
    private ArrayList<Observer> observerList = new ArrayList<>();
    
    public void addObserver(Observer o) {
        observerList.add(o);
    }
    
    public void removeObserver(Observer o) {
        observerList.remove(o);
    }
    
    public void nodifyObservers(String newState) {
        for(Observer observer : observerList) {
            observer.update(newState);
        }
    }
}

//ConcreteObserver.java
public class ConcreteObserver implements Observer {

    public ConcreteObserver(Observable o) {
        o.addObserver(this);
    }
    
    @Override
    public void update(String newState) {
        System.out.println("狀態已更新：" + newState);
    }
}

//ConcreteObservable.java
public class ConcreteObservable extends Observable {
    private String state = "";

    public String getState() {
        return state;
    }

    public void setState(String state) {
        if(!this.state.equals(state)) {
            this.state = state;
            this.nodifyObservers(state);
        }
    }
}

//Client.java
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ConcreteObservable concreteObservable = new ConcreteObservable();
        ConcreteObserver concreteObserver = new ConcreteObserver(concreteObservable);
        concreteObservable.setState("神清氣爽");
    }
}

/*OUTPUT:
 狀態已更新：神清氣爽
 */

拉模型

Java提供的觀察者模式應該就是一種拉模型（我的理解），下面的代碼刪去了一些源碼中的註釋。

Java源碼

//Observer.java
package java.util;
public interface Observer {
    void update(Observable o, Object arg);
}

//Observable.java
package java.util;
public class Observable {
    private boolean changed = false;
    private Vector<Observer> obs;
    public Observable() {
        obs = new Vector<>();
    }
    public synchronized void addObserver(Observer o) {
        if (o == null)
            throw new NullPointerException();
        if (!obs.contains(o)) {
            obs.addElement(o);
        }
    }
    
    public synchronized void deleteObserver(Observer o) {
        obs.removeElement(o);
    }
    
    public void notifyObservers() {
        notifyObservers(null);
    }
    
    public void notifyObservers(Object arg) {
        Object[] arrLocal;

        synchronized (this) {
            /* We don't want the Observer doing callbacks into
             * arbitrary code while holding its own Monitor.
             * The code where we extract each Observable from
             * the Vector and store the state of the Observer
             * needs synchronization, but notifying observers
             * does not (should not).  The worst result of any
             * potential race-condition here is that:
             * 1) a newly-added Observer will miss a
             *   notification in progress
             * 2) a recently unregistered Observer will be
             *   wrongly notified when it doesn't care
             */
            if (!changed)
                return;
            arrLocal = obs.toArray();
            clearChanged();
        }

        for (int i = arrLocal.length-1; i>=0; i--)
            ((Observer)arrLocal[i]).update(this, arg);
    }
    
    public synchronized void deleteObservers() {
        obs.removeAllElements();
    }
    
    protected synchronized void setChanged() {
        changed = true;
    }
    
    protected synchronized void clearChanged() {
        changed = false;
    }
    
    public synchronized boolean hasChanged() {
        return changed;
    }
    
    public synchronized int countObservers() {
        return obs.size();
    }
}

須要注意的是notifyObservers()這個方法中，從Vector中取出Observers並放在一個Object數組中，這個操做是在synchronized塊中的。可是調用Observer的update()沒有在synchronized塊中（猜測這個地方是爲了防止Observer的update()也須要鎖住Observable而形成死鎖，也許也有防止被Observa被鎖住太長時間的目的），所以會有競爭的風險

使用

Watched.java

public class Watched extends Observable {
    private String data = "";

    public String getData() {
        return data;
    }

    public void setData(String data) {
        if(!this.data.equals(data)){
            this.data = data;
            setChanged();
        }
        this.notifyObservers();
    }
}

Watcher.java

public class Watcher implements Observer{
    
    public Watcher(Observable observable) {
        observable.addObserver(this);
    }

    @Override
    public void update(Observable o, Object arg) {
        System.out.println("狀態已改變：" + ((Watched)o).getData());
    }
}

DemoClient.java

public class DemoClient {
    public static void main(String[] args) {
        Watched watched = new Watched();
        Watcher watcher = new Watcher(watched);
        watched.setData("好——像有點不對勁!");
    }
}
/*OUTPUT:
 狀態已改變：好——像有點不對勁!
 */