觀察者模式（ObserverPattern）

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文章中的例子和思路均來自於《Head First》

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場景

咱們接到一個來自氣象局的需求：氣象局須要咱們構建一套系統，這系統有兩個公告牌，分別用於顯示當前的實時天氣和將來幾天的天氣預報。當氣象局發佈新的天氣數據（WeatherData）後，兩個公告牌上顯示的天氣數據必須實時更新。氣象局同時要求咱們保證程序擁有足夠的可擴展性，由於後期隨時可能要新增新的公告牌。

概況

這套系統中主要包括三個部分：氣象站（獲取天氣數據的物理設備）、WeatherData（追蹤來自氣象站的數據，並更新公告牌）、公告牌（用於展現天氣數據）

WeatherData知道如何跟氣象站聯繫，以得到天氣數據。當天氣數據有更新時，WeatherData會更新兩個公告牌用於展現新的天氣數據。

錯誤示範

咱們現來看看隔壁老王的實現思路：

public class WeatherData {

    //實例變量聲明
    ...

    public void measurementsChanged() {

        float temperature = getTemperature();
        float humidity = getHumidity();
        float pressure = getPressure();
        List<Float> forecastTemperatures = getForecastTemperatures();

        //更新公告牌
        currentConditionsDisplay.update(temperature, humidity, pressure);
        forecastDisplay.update(forecastTemperatures);
    }
    ...
}複製代碼

上面這段代碼是典型的針對實現編程，這會致使咱們之後增長或刪除公告牌時必須修改程序。咱們如今來看看觀察者模式，而後再回來看看如何將觀察者模式應用到這個程序。

####觀察者模式介紹 觀察者模式面向的需求是：A對象（觀察者）對B對象（被觀察者）的某種變化高度敏感，須要在B變化的一瞬間作出反應。舉個例子，新聞裏喜聞樂見的警察抓小偷，警察須要在小偷伸手做案的時候實施抓捕。在這個例子裏，警察是觀察者、小偷是被觀察者，警察須要時刻盯着小偷的一舉一動，才能保證不會錯過任何瞬間。程序裏的觀察者和這種真正的【觀察】略有不一樣，觀察者不須要時刻盯着被觀察者（例如A不須要每隔1ms就檢查一次B的狀態），二是採用註冊(Register)或者成爲訂閱(Subscribe)的方式告訴被觀察者：我須要你的某某狀態，你要在它變化時通知我。採起這樣被動的觀察方式，既省去了反覆檢索狀態的資源消耗，也可以獲得最高的反饋速度。

觀察者模式一般基於Subject和Observer接口類來設計，下面是是類圖：

觀察者模式的應用

結合上面的類圖，咱們如今將觀察者模式應用到WeatherData項目中來。因而有了下面這張類圖：

主題接口

/** * 主題（發佈者、被觀察者） */
public interface Subject {

    /** * 註冊觀察者 */
    void registerObserver(Observer observer);

    /** * 移除觀察者 */
    void removeObserver(Observer observer);

    /** * 通知觀察者 */
    void notifyObservers(); 
}複製代碼

觀察者接口

/** * 觀察者 */
public interface Observer {
    void update();
}複製代碼

公告牌用於顯示的公共接口

public interface DisplayElement {
    void display();
}複製代碼

下面咱們再來看看WeatherData是如何實現的

public class WeatherData implements Subject {

    private List<Observer> observers;

    private float temperature;//溫度
    private float humidity;//溼度
    private float pressure;//氣壓
    private List<Float> forecastTemperatures;//將來幾天的溫度

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

    @Override
    public void registerObserver(Observer observer) {
        this.observers.add(observer);
    }

    @Override
    public void removeObserver(Observer observer) {
        this.observers.remove(observer);
    }

    @Override
    public void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update();
        }
    }

    public void measurementsChanged() {
        notifyObservers();
    }

    public void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure, List<Float> forecastTemperatures) {
        this.temperature = temperature;
        this.humidity = humidity;
        this.pressure = pressure;
        this.forecastTemperatures = forecastTemperatures;
        measurementsChanged();
    }

    public float getTemperature() {
        return temperature;
    }

    public float getHumidity() {
        return humidity;
    }

    public float getPressure() {
        return pressure;
    }

    public List<Float> getForecastTemperatures() {
        return forecastTemperatures;
    }
}複製代碼

顯示當前天氣的公告牌CurrentConditionsDisplay

public class CurrentConditionsDisplay implements Observer, DisplayElement {

    private WeatherData weatherData;

    private float temperature;//溫度
    private float humidity;//溼度
    private float pressure;//氣壓

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

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("當前溫度爲：" + this.temperature + "℃");
        System.out.println("當前溼度爲：" + this.humidity);
        System.out.println("當前氣壓爲：" + this.pressure);
    }

    @Override
    public void update() {
        this.temperature = this.weatherData.getTemperature();
        this.humidity = this.weatherData.getHumidity();
        this.pressure = this.weatherData.getPressure();
        display();
    }
}複製代碼

顯示將來幾每天氣的公告牌ForecastDisplay

public class ForecastDisplay implements Observer, DisplayElement {

    private WeatherData weatherData;

    private List<Float> forecastTemperatures;//將來幾天的溫度

    public ForecastDisplay(WeatherData weatherData) {
        this.weatherData = weatherData;
        this.weatherData.registerObserver(this);
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("將來幾天的氣溫");
        int count = forecastTemperatures.size();
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            System.out.println("第" + i + "天:" + forecastTemperatures.get(i) + "℃");
        }
    }

    @Override
    public void update() {
        this.forecastTemperatures = this.weatherData.getForecastTemperatures();
        display();
    }
}複製代碼

到這裏，咱們整個氣象局的WeatherData應用就改造完成了。兩個公告牌CurrentConditionsDisplay和ForecastDisplay實現了Observer和DisplayElement接口，在他們的構造方法中會調用WeatherData的registerObserver方法將本身註冊成觀察者，這樣被觀察者WeatherData就會持有觀察者的應用，並將它們保存到一個集合中。當被觀察者`WeatherData狀態發送變化時就會遍歷這個集合，循環調用觀察者公告牌更新數據的方法。後面若是咱們須要增長或者刪除公告牌就只須要新增或者刪除實現了Observer和DisplayElement接口的公告牌就行了。

觀察者模式將觀察者和主題（被觀察者）完全解耦，主題只知道觀察者實現了某一接口（也就是Observer接口）。並不須要觀察者的具體類是誰、作了些什麼或者其餘任何細節。任什麼時候候咱們均可以增長新的觀察者。由於主題惟一依賴的東西是一個實現了Observer接口的對象列表。

好了，咱們測試下利用觀察者模式重構後的程序：

public class ObserverPatternTest {

    public static void main(String[] args) {

        WeatherData weatherData = new WeatherData();
        CurrentConditionsDisplay currentConditionsDisplay = new CurrentConditionsDisplay(weatherData);
        ForecastDisplay forecastDisplay = new ForecastDisplay(weatherData);

        List<Float> forecastTemperatures = new ArrayList<Float>();
        forecastTemperatures.add(22f);
        forecastTemperatures.add(-1f);
        forecastTemperatures.add(9f);
        forecastTemperatures.add(23f);
        forecastTemperatures.add(27f);
        forecastTemperatures.add(30f);
        forecastTemperatures.add(10f);
        weatherData.setMeasurements(22f, 0.8f, 1.2f, forecastTemperatures);
    }
}複製代碼

輸出結果：

當前溫度爲：22.0℃
當前溼度爲：0.8
當前氣壓爲：1.2
將來幾天的氣溫
第0天:22.0℃
第1天:-1.0℃
第2天:9.0℃
第3天:23.0℃
第4天:27.0℃
第5天:30.0℃
第6天:10.0℃複製代碼

源碼地址：github.com/BaronZ88/De…

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