设计模式 - 观察者模式

100 阅读4分钟

本文已参加【新人创作礼】活动,一起开启掘金创作之路。

概念

观察者模式(Observer Pattern):定义对象之间的一种一对多依赖关系,使得每当一个对象状态发生改变时,其相关依赖对象皆得到通知并被自动更新。观察者模式的别名包括发布-订阅(Publish/Subscribe)模式、模型-视图(Model/View)模式、源-监听器(Source/Listener)模式或从属者(Dependents)模式。观察者模式是一种对象行为型模式。

角色

观察者模式结构中通常包括观察目标观察者两个继承层次结构

  • Subject(目标):目标又称为主题,它是指被观察的对象。在目标中定义了一个观察者集合,一个观察目标可以接受任意数量的观察者来观察,它提供一系列方法来增加和删除观察者对象,同时定义了通知方法notify()。目标类可以是接口,也可以是抽象类或具体类。
  • ConcreteSubject(具体目标):具体目标是目标类的子类,通常包含有经常发生改变的数据。当它的状态发生改变时,向其各个观察者发出通知。同时它还实现了在目标类中定义的抽象业务逻辑方法(如果有)。如果无须扩展目标类,则具体目标类可以省略。
  • Observer(观察者):观察者将对观察目标的改变做出反应。观察者一般定义为接口,该接口声明了更新数据的方法update(),因此又称为抽象观察者。
  • ConcreteObserver(具体观察者):在具体观察者中维护一个指向具体目标对象的引用,它存储具体观察者的有关状态,这些状态需要和具体目标的状态保持一致。它实现了在抽象观察者Observer中声明的update()方法。通常在实现时,可以调用具体目标类的attach()方法将自己添加到目标类的集合中或通过detach()方法将自己从目标类的集合中删除。

image.png

样例代码

image.png image.png image.png image.png

观察者模式与Java事件处理

JDK 1.1及以后的各个版本中,事件处理模型采用基于观察者模式的委派事件模型(Delegation EventModel,DEM),即一个Java组件所引发的事件并不由引发事件的对象自己来负责处理,而是委派给独立的事件处理对象负责。

在DEM模型中,目标角色(例如界面组件)负责发布事件,而观察者角色(事件处理者)可以向目标订阅它所感兴趣的事件。事件的发布者称为事件源(Event Source),而订阅者称为事件监听器(Event Listener)。在这个过程中还可以通过事件对象(Event Object)来传递与事件相关的信息。事件源对象、事件监听对象(事件处理对象)和事件对象构成了Java事件处理模型的三要素

观察者模式与MVC

MVC(Model-View-Controller)架构中也应用了观察者模式。MVC是一种架构模式,它包含3个角色:模型(Model)、视图(View)和控制器(Controller)。模型可对应于观察者模式中的观察目标,而视图对应于观察者,控制器可充当两者之间的中介者。当模型层的数据发生改变时,视图层将自动改变其显示内容

image.png

总结

优点

  • 观察者模式可以实现表示层和数据逻辑层的分离。它定义了稳定的消息更新传递机制,并抽象了更新接口,使得可以有各种各样不同的表示层充当具体观察者角色。
  • 观察者模式在观察目标和观察者之间建立一个抽象的耦合。观察目标只需要维持一个抽象观察者的集合,无须了解其具体观察者。由于观察目标和观察者没有紧密地耦合在一起,因此它们可以属于不同的抽象化层次。
  • 观察者模式支持广播通信。观察目标会向所有已注册的观察者对象发送通知,简化了一对多系统设计的难度。
  • 观察者模式满足开闭原则的要求,增加新的具体观察者无须修改原有系统代码。在具体观察者与观察目标之间不存在关联关系的情况下,增加新的观察目标也很方便。

缺点

  • 如果一个观察目标对象有很多直接和间接观察者,将所有的观察者都通知到会花费很多时间。
  • 如果在观察者和观察目标之间存在循环依赖,观察目标会触发它们之间进行循环调用,可能导致系统崩溃。
  • 观察者模式没有相应的机制让观察者知道所观察的目标对象是怎么发生变化的,而仅仅只是知道观察目标发生了变化。

参考资料

[1] 刘伟. 设计模式的艺术[M]. 清华大学出版社, 2020.