设计模式-观察者模式

要理解设计模式中的观察者模式，我们可以从其核心思想入手：定义对象间的一对多依赖关系，当一个对象（主题）的状态发生改变时，所有依赖它的对象（观察者）都会自动收到通知并更新。它的本质是解耦“被观察的主题”和“观察的对象”，让两者可以独立变化，同时确保状态变化能被及时感知。

一、观察者模式的核心角色

观察者模式包含4个核心角色，各自职责如下：

角色	职责描述
主题（Subject）	又称“被观察者”，定义管理观察者的接口（如注册、移除观察者），并声明通知所有观察者的方法。
观察者（Observer）	定义接收主题通知的接口，包含一个更新方法（当主题状态变化时被调用）。
具体主题（ConcreteSubject）	实现主题接口，维护自身状态，当状态变化时，调用通知方法触发所有观察者的更新。
具体观察者（ConcreteObserver）	实现观察者接口，持有对具体主题的引用，在更新方法中根据主题的新状态执行具体逻辑。

二、Java代码演示

我们以“气象站（主题）与显示设备（观察者）”为例（气象站采集天气数据，手机、电视等设备实时显示天气），演示观察者模式的实现。

1. 定义主题接口（Subject）

声明管理观察者和通知的核心方法：

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

// 主题接口（被观察者）
public interface Subject {
    // 注册观察者
    void registerObserver(Observer observer);
    // 移除观察者
    void removeObserver(Observer observer);
    // 通知所有观察者
    void notifyObservers();
}

2. 定义观察者接口（Observer）

声明接收通知后执行的更新方法：

// 观察者接口
public interface Observer {
    // 当主题状态变化时，调用此方法更新
    // 参数：温度、湿度、气压（主题的状态信息）
    void update(float temperature, float humidity, float pressure);
}

3. 定义具体主题（ConcreteSubject）

实现主题接口，维护天气数据状态，状态变化时通知观察者：

// 具体主题：气象站
public class WeatherStation implements Subject {
    private List<Observer> observers; // 观察者列表
    private float temperature; // 温度（状态）
    private float humidity; // 湿度（状态）
    private float pressure; // 气压（状态）

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

    // 更新气象站数据（状态变化）
    public void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure) {
        this.temperature = temperature;
        this.humidity = humidity;
        this.pressure = pressure;
        // 数据更新后，通知所有观察者
        notifyObservers();
    }

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

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

    @Override
    public void notifyObservers() {
        // 遍历所有观察者，触发更新
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(temperature, humidity, pressure);
        }
    }
}

4. 定义具体观察者（ConcreteObserver）

实现观察者接口，根据主题状态执行具体显示逻辑：

// 具体观察者1：手机显示器
public class PhoneDisplay implements Observer {
    // 持有主题引用（可选，用于主动获取状态）
    private Subject weatherStation;

    public PhoneDisplay(Subject weatherStation) {
        this.weatherStation = weatherStation;
        // 注册为观察者
        weatherStation.registerObserver(this);
    }

    @Override
    public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {
        // 手机显示逻辑
        System.out.println("【手机显示】天气更新：温度=" + temperature + "℃，湿度=" + humidity + "%，气压=" + pressure + "hPa");
    }
}

// 具体观察者2：电视显示器
public class TVDisplay implements Observer {
    private Subject weatherStation;

    public TVDisplay(Subject weatherStation) {
        this.weatherStation = weatherStation;
        weatherStation.registerObserver(this);
    }

    @Override
    public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {
        // 电视显示逻辑（更详细）
        System.out.println("【电视显示】实时天气：\n温度：" + temperature + "℃\n湿度：" + humidity + "%\n气压：" + pressure + "hPa\n");
    }
}

5. 客户端（Client）测试

模拟气象站数据变化，观察观察者的响应：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 创建主题（气象站）
        WeatherStation weatherStation = new WeatherStation();

        // 2. 创建观察者（显示设备）并注册
        new PhoneDisplay(weatherStation);
        TVDisplay tvDisplay = new TVDisplay(weatherStation);

        // 3. 模拟气象站数据更新（第一次）
        System.out.println("--- 第一次天气数据更新 ---");
        weatherStation.setMeasurements(25.5f, 60.0f, 1013.0f);

        // 4. 移除电视观察者
        weatherStation.removeObserver(tvDisplay);
        System.out.println("--- 移除电视显示器后，第二次天气数据更新 ---");

        // 5. 模拟气象站数据更新（第二次）
        weatherStation.setMeasurements(26.0f, 58.0f, 1012.5f);
    }
}

输出结果：

--- 第一次天气数据更新 ---
【手机显示】天气更新：温度=25.5℃，湿度=60.0%，气压=1013.0hPa
【电视显示】实时天气：
温度：25.5℃
湿度：60.0%
气压：1013.0hPa

--- 移除电视显示器后，第二次天气数据更新 ---
【手机显示】天气更新：温度=26.0℃，湿度=58.0%，气压=1012.5hPa

三、观察者模式的优点

1. 解耦主题与观察者：主题无需知道观察者的具体实现，只需通过接口交互；观察者也可独立增减，不影响主题（符合“开闭原则”）。
2. 动态响应变化：主题状态变化时，所有依赖它的观察者会自动收到通知，无需手动触发。
3. 灵活扩展：新增观察者只需实现Observer接口并注册，无需修改主题或其他观察者代码。

通过这个例子，我们可以清晰看到：观察者模式通过“一对多”的依赖关系，让主题和观察者实现了松耦合，非常适合“一个对象变化需要联动多个对象响应”的场景（如事件监听、消息订阅、实时数据展示等）。