观察者模式
观察者模式：解耦依赖的事件响应机制
一、观察者模式的核心定义
观察者模式（Observer Pattern） 是一种行为型设计模式，定义了对象之间的一对多依赖关系：当一个对象（被观察者 / 主题）的状态发生变化时，所有依赖它的对象（观察者）都会自动收到通知并进行更新。这种模式的核心是解耦被观察者与观察者，让两者无需知晓对方的具体实现，仅通过统一的接口交互。
简单来说，观察者模式就像 “订阅 - 通知” 机制：比如公众号（被观察者）发布新文章时，所有关注该公众号的用户（观察者）都会收到推送，用户无需主动刷新，公众号也无需单独联系每个用户。
二、核心角色与结构
观察者模式包含四个核心角色，各角色职责明确，通过接口实现解耦：
-
抽象主题（Subject）：定义被观察者的核心行为，包括注册观察者、移除观察者、通知所有观察者的接口。
-
具体主题（Concrete Subject）：抽象主题的实现类，维护观察者列表，当自身状态变化时，调用通知方法触发所有观察者更新。
-
抽象观察者（Observer）：定义观察者的更新接口，包含一个接收通知并处理的方法（如
update()）。 -
具体观察者（Concrete Observer）：抽象观察者的实现类，实现更新接口，根据被观察者的通知执行具体业务逻辑。
结构示意图（简化）：
[具体主题] ← 注册/移除 → [抽象观察者]
↑ ↓
通知 实现
↓ ↑
[具体观察者1]、[具体观察者2]、...
三、代码实现示例（Java）
以 “气象站发布天气数据，多个显示终端接收更新” 为例，实现观察者模式：
1. 抽象主题（Subject）
public interface WeatherSubject {
// 注册观察者
void registerObserver(WeatherObserver observer);
// 移除观察者
void removeObserver(WeatherObserver observer);
// 通知所有观察者
void notifyObservers();
}
2. 具体主题（Concrete Subject）
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class WeatherData implements WeatherSubject {
// 维护观察者列表
private List<WeatherObserver> observers;
// 被观察的状态（温度、湿度、气压）
private float temperature;
private float humidity;
private float pressure;
public WeatherData() {
observers = new ArrayList<>();
}
// 注册观察者
@Override
public void registerObserver(WeatherObserver observer) {
observers.add(observer);
}
// 移除观察者
@Override
public void removeObserver(WeatherObserver observer) {
observers.remove(observer);
}
// 通知所有观察者（状态变化时调用）
@Override
public void notifyObservers() {
for (WeatherObserver observer : observers) {
// 传递最新状态，触发观察者更新
observer.update(temperature, humidity, pressure);
}
}
// 模拟气象站更新数据（实际场景中可能是传感器采集）
public void setWeatherData(float temperature, float humidity, float pressure) {
this.temperature = temperature;
this.humidity = humidity;
this.pressure = pressure;
// 数据更新后，自动通知观察者
notifyObservers();
}
}
3. 抽象观察者（Observer）
public interface WeatherObserver {
// 接收通知并更新（参数为被观察者的最新状态）
void update(float temperature, float humidity, float pressure);
}
4. 具体观察者（Concrete Observer）
// 手机APP显示终端
public class PhoneDisplay implements WeatherObserver {
@Override
public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {
System.out.println("手机APP收到天气更新：");
System.out.printf("温度：%.1f℃，湿度：%.1f%%，气压：%.1f hPa%n",
temperature, humidity, pressure);
}
}
// 电视天气预报终端
public class TVDisplay implements WeatherObserver {
@Override
public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {
System.out.println("n电视天气预报更新：");
System.out.printf("今日气温：%.1f℃，空气湿度：%.1f%%，气压稳定在%.1f hPa%n",
temperature, humidity, pressure);
}
}
5. 测试代码
public class ObserverTest {
public static void main(String[] args) {
// 创建被观察者（气象站）
WeatherData weatherData = new WeatherData();
// 创建观察者（显示终端）
WeatherObserver phoneDisplay = new PhoneDisplay();
WeatherObserver tvDisplay = new TVDisplay();
// 注册观察者
weatherData.registerObserver(phoneDisplay);
weatherData.registerObserver(tvDisplay);
// 模拟气象站更新数据
System.out.println("=== 第一次更新天气数据 ===");
weatherData.setWeatherData(25.5f, 60.2f, 1013.2f);
System.out.println("n=== 第二次更新天气数据 ===");
weatherData.setWeatherData(27.8f, 55.0f, 1012.5f);
// 移除手机APP观察者
weatherData.removeObserver(phoneDisplay);
System.out.println("n=== 第三次更新天气数据（已移除手机APP） ===");
weatherData.setWeatherData(23.1f, 70.5f, 1014.0f);
}
}
输出结果
=== 第一次更新天气数据 ===
手机APP收到天气更新：
温度：25.5℃，湿度：60.2%，气压：1013.2 hPa
电视天气预报更新：
今日气温：25.5℃，空气湿度：60.2%，气压稳定在1013.2 hPa
=== 第二次更新天气数据 ===
手机APP收到天气更新：
温度：27.8℃，湿度：55.0%，气压：1012.5 hPa
电视天气预报更新：
今日气温：27.8℃，空气湿度：55.0%，气压稳定在1012.5 hPa
=== 第三次更新天气数据（已移除手机APP） ===
电视天气预报更新：
今日气温：23.1℃，空气湿度：70.5%，气压稳定在1014.0 hPa
四、适用场景
观察者模式适用于以下场景：
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对象间存在一对多依赖：一个对象状态变化需要联动多个对象响应（如：电商订单支付成功后，通知库存扣减、物流创建、积分增加）。
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需要解耦依赖关系：避免被观察者与观察者直接耦合（如：消息队列的生产者 - 消费者模型，生产者无需知道消费者是谁）。
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动态添加 / 移除观察者：需要灵活增减响应对象（如：网站的订阅功能，用户可随时关注 / 取消关注）。
五、优缺点分析
优点
-
解耦性强：被观察者与观察者通过接口交互，互不依赖具体实现，符合 “开闭原则”（新增观察者无需修改被观察者代码）。
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响应及时：被观察者状态变化时，观察者自动收到通知，无需主动查询（“推模式” 高效）。
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扩展性好：可随时添加新的观察者，或修改观察者的处理逻辑，不影响整体架构。
缺点
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通知开销大：若观察者数量过多，被观察者通知所有观察者的过程会消耗较多资源，可能导致响应延迟。
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循环依赖风险：若观察者与被观察者相互依赖，可能引发循环通知，导致系统崩溃。
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顺序不可控：默认情况下，观察者的更新顺序由被观察者的通知顺序决定，若需指定顺序需额外处理。
六、扩展与变体
- 推模式 vs 拉模式：
-
推模式（本文示例）：被观察者主动将状态数据推送给观察者，观察者被动接收。
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拉模式：被观察者仅通知 “状态已变”，观察者主动从被观察者获取所需数据（适合观察者需要不同状态的场景）。
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Java 内置支持：JDK 提供
java.util.Observable（抽象主题）和java.util.Observer（抽象观察者），但因设计缺陷（如Observable是类而非接口，灵活性不足），实际开发中更推荐自定义接口实现。 -
结合其他模式：常与单例模式（确保被观察者唯一）、工厂模式（创建观察者实例）结合使用。
浙公网安备 33010602011771号