浅谈Java五大设计原则之观察者模式

定义一下观察者模式：

　　观察者模式又叫  发布-订阅  模式，定义的两个对象之间是一种一对多的强依赖关系，当一个对象的状态发生改变，所有依赖它的对象

将得到通知并自动更新（摘自Hand First）。

 关键角色：

1.主题（Subject）

　　抽象主题以及具体的主题

2.观察者（Observer）

　　抽象观察者以及具体观察者

 

我们可以这样理解两者之间的关系：

这就好比一个多个用户订阅同一个微信公众号，当公众号有内容更新，就立马通知所有的订阅用户。如图：

 

举个例子：

先来定义一个主题抽象类Subject：

package org.theme;

import org.observer.Observer;

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

/**
 * Created by Administrator on 2016/11/24.
 * 定义一个抽象主题
 */
public abstract class Subject {

    //定义关注这个主题的额所有观察者
    private List<Observer> list = new ArrayList<>();

    //提供一个添加观察者的方法
    //( 其实这种行为就是在对应的主题上注册一个观察者 )
    public void addObserver( Observer observer ) {
        list.add( observer );
    }

    //移除观察者
    public void removeObserver( Observer observer ) {
        list.remove( observer );
    }

    //通知，这个是主题的核心任务，当主题的状态发生改变时
    //将通知所有注册这个主题的观察者对象
    public void notify( String message ) {
        for ( Observer obs : list ) {
            obs.update( message );
        }
    }

    //提供一个抽象的发布消息行为
    public abstract void send( String message );
}

继承抽象主题的具体的主题类Subject1：

package org.theme;

/**
 * Created by Administrator on 2016/11/24.
 */
public class Subject1 extends Subject {

    @Override
    public void send( String message ) {
        System.out.println( "Subject1 收到了客户端发来的信息，立马通知对应的观察者" );
        message += "。发送者：Subject One:";
        notify( message );
    }
}

 

抽象的观察者Observer:

package org.observer;

/**
 * Created by Administrator on 2016/11/24.
 * 定义一个抽象的观察者
 */
public abstract class Observer {

    //观察者自动更新执行的方法，当主题发出通知，自动调用这个方法
    public abstract void update( String message );
}

继承Observer的具体观察者Observer1:

package org.observer;

/**
 * Created by Administrator on 2016/11/24.
 * 定义一个观察者
 */
public class Observer1 extends Observer {

    @Override
    public void update(String message) {
        System.out.println( "Observer1 收到了消息：" + message );
    }
}

继承Observer的具体观察者Observer2:

package org.observer;

/**
 * Created by Administrator on 2016/11/24.
 */
public class Observer2 extends Observer {

    @Override
    public void update(String message) {
        System.out.println( "Observer2 收到了消息：" + message );
    }
}

 

Main方法：

package org.main;

import org.observer.Observer;
import org.observer.Observer1;
import org.observer.Observer2;
import org.theme.Subject;
import org.theme.Subject1;
import org.theme.Subject2;

/**
 * Created by Administrator on 2016/11/24.
 */
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        //定义一个主题
        Subject subject1 =  new Subject1();
        //定义观察者
        Observer o1 = new Observer1();
        //定义观察者
        Observer o2 = new Observer2();
        //观察者关注主题
        subject1.addObserver( o1 );
　　　　 subject1.addObserver( o2 );
        //主题发送内容
        subject1.send( "今天天气变冷了" );
    }
}

 

运行结果为：

 

 

再举个例子：

 Swing中的事件驱动模型就是典型的观察者模式。

package org2.main;

import javax.swing.*;

/**
 * Created by Administrator on 2016/11/24.
 *  swing驱动事件
 */
public class MainFrame {
    //定义个容器变量
    JFrame f = null;
    //定义个按钮变量
    JButton btn = null;

    public MainFrame() {
        //创建容器
        f = new JFrame( "事件模型" );
        //创建按钮
        btn = new JButton( "按钮" );
        //把按钮添加到容器中
        f.add( btn );
        //设置容器大小
        f.setSize( 300, 200 );
        //把容器设置为 可见
        f.setVisible( true );

        //给按钮添加事件处理
        //在btn上注册一个监听器
        //(btn其实就是具体的主题对象)
        //(而监听器就是具体的观察者)
        //当点击按钮时（其实也就是主题对象发生了改变），就会触发监听器事件（观察者更新了）
        btn.addActionListener( new MyListener() );
    }

    //main方法
    public static void main( String[] args ) {
        new MainFrame();
    }
}

定义一个监听器（观察者）：

package org2.main;

import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;

/**
 * Created by Administrator on 2016/11/24.
 * 定义一个监听器(具体观察者)
 */
public class MyListener implements ActionListener {

    //该方法类似于观察中的update方法
    @Override
    public void actionPerformed( ActionEvent e ) {
        System.out.println( "按钮被点击，执行一些业务逻辑操作" );
    }
}

运行结果：

 

　　总的来说，观察者模式所做的工作其实就是在解除耦合。让耦合双方都依赖抽象，

而不是具体。从而使得各自的变化都不影响其他一方。这也符合了依赖倒置原则。

 

那我们什么时候能用上观察者模式呢？

1.当一个对象的改变需要同时改变其他对象时。

2.一个对象不知道它的改变会影响多少个类的改变。

3.当有一个抽象模型有两个方面，一面依赖另一面。这时观察者模式可以很好地

将两者封装在独立的对象使它们各自独立改变和复用。

 

观察者模式的不足：

　　虽然如此，观察者模式还是存在着不足。“抽象主题”还是依赖了“抽象观察者”，万一没有

抽象观察者，通知功能就没法实现了。而且，不是每个 “具体观察者” 都会调用 “更新” 方

法或者说 “更新”方法的更新内容不是都相同的。

 

那有没有个好方法解决这个难点呢？

有，那就是  消息发布/订阅架构模式。

关键角色：

1.消息队列（存放消息和定制主题的核心）。

2.消息的发送方（将消息发布到消息队列中的人）。

3.消息的接受者。

　　消息的发布者只需发布消息存放在消息队列中，不需要依赖任何的抽象接收者，而接收者

根据自己的订阅的主题从队列中接受消息，两者没有任何联系，自然也就不存在什么依赖关系，

这很好解决了观察者模式的不足。

 

模型简图：

 

代码如下：

消息队列类：

package org3.demo;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

/**
 * Created by Administrator on 2016/11/24.
 * 编写一个消息队列
 */
public class MessageQueue {

    //定义一个消息队列，这个队列中可以有多个子主题的集合
    //map的key是主题的名称，value是一个阻塞队列
    private Map<String, BlockingQueue<NewsMessage>> map = new HashMap<>();

    //构造方法
    public MessageQueue() {

    }

    //构造方法
    public MessageQueue( String path ) {
        //解析并得到所有的主题名字
        String[] topicNames = PropertiesUtil.gettopicNames( path );
        for ( String name : topicNames ) {
            map.put( name, new LinkedBlockingQueue<>() );
        }
    }

    //提供一个创建主题的方法
//    public void createTopic( String topicName ) {
//        //判断容器是否存在该主题
//        if ( !map.containsKey( topicName ) ) {
//            map.put( topicName, new LinkedBlockingQueue<NewsMessage>() );
//        }
//    }

    //将消息放入指定的消息队列中
    public void put( String topicName, NewsMessage message ) {
        try {
            //从map中取根据ey取出对应的主题队列
            BlockingQueue queue = map.get( topicName );
            //add方法继承ArrayBlockingQueue，不会产生阻塞
            //put方法，当queue满了就产生阻塞
            queue.put( message );
        } catch ( Exception e ) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    //从指定的主题队列中获取消息
    public NewsMessage take( String topicName ) {
        try {
            //从map中取根据ey取出对应的主题队列
            BlockingQueue queue = map.get( topicName );
            //当队列中没有消息，则会阻塞
            NewsMessage message = ( NewsMessage )queue.take();
            System.out.println( "消息队列大小为：" + queue.size() );
            return message;
        } catch ( Exception e ) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

    //移除主题的方法
    public void removeTopic( String topicName ) {
        map.remove( topicName );
    }
}

消息内容类：

package org3.demo;

/**
 * Created by Administrator on 2016/11/24.
 * 把发布的消息封装到一个类中
 */
public class NewsMessage {

    //定义字符串变量
    private String content;

    //getter
    public String getContent() {
        return content;
    }

    //setter
    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }
}

获取主题名字的工具类：

package org3.demo;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.util.Properties;

/**
 * Created by Administrator on 2016/11/24.
 * 该工具类主要从topics.properties文件中获取主题名字
 */
public class PropertiesUtil {

    //解析properties文件，获取所有主题名称
    public static String[] gettopicNames( String path ) {
        //创建一个Properties对象
        Properties pro = new Properties();
        try {
            //创建一个输出流读取properties文件
            InputStream fis = PropertiesUtil.class.getClassLoader().getResourceAsStream( path );
            //将输入流交给Properties对象进行读写
            pro.load( fis );
            //获取字符串
            String value = pro.getProperty( "topicNames" );
            //把字符串切割为字符串数组
            return split( value );
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

    //分割字符串名称
    private static String[] split( String value ) {
        return value.split( "," );
    }

    //main方法测试
    public static void main(String[] args) {
        String value[] = PropertiesUtil.gettopicNames( "topics.properties" );
        for ( String v : value ) {
            System.out.println( v );
        }
    }
}

topics.properties文件，主要是用来存放全部主题名字：

#配置所有主题的名字
topicNames = news,sport

发送者：

package org3.demo;

/**
 * Created by Administrator on 2016/11/24.
 */
public class SendUser extends Thread {

    //定义MessageQueue成员变量
    private MessageQueue queue;

    public SendUser( MessageQueue queue ) {
        this.queue = queue;
    }

    public void run() {
        while ( true ) {
            //实例化消息内容对象
            NewsMessage message = new NewsMessage();
            //设置内容
            message.setContent( "hello message queue" );
            //将消息发送到指定的主题下面
            queue.put( "news", message );
            System.out.println( "发布了：" + message.getContent() );
            try {
                //线程睡眠300毫秒
                Thread.sleep( 300 );
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

接受者：

package org3.demo;

/**
 * Created by Administrator on 2016/11/24.
 */
public class ReceiveUser extends Thread{

    //定义MessageQueue成员变量
    private MessageQueue queue;

    public ReceiveUser( MessageQueue queue ) {
        this.queue = queue;
    }

    public void run() {
        while ( true ) {
            //从消息队列中获取消息
            NewsMessage message = queue.take( "news" );
            System.out.println( "接受了：" + message.getContent() );
            try {
                //线程睡眠500毫秒
                Thread.sleep( 500 );
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

Main方法：

package org3.demo;

/**
 * Created by Administrator on 2016/11/24.
 */
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个消息队列
        MessageQueue queue = new MessageQueue( "topics.properties" );
        //给消息队列创建一个子主题
//        queue.createTopic( "news" );

        //创建消息的发送者
        SendUser sender = new SendUser( queue );
        //创建消息的接收者
        ReceiveUser receiver = new ReceiveUser( queue );

        //启动两个线程
        sender.start();
        receiver.start();
    }
}

运行结果为：

 

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