深入解析Java设计模式编程中观察者模式的运用

观察者模式是一种经典的设计模式，它能够实现对象之间的一对多依赖关系。当一个对象状态发生改变时，其所有关联对象都能够收到通知并自动更新。

观察者模式的定义

观察者模式定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。当主题对象的状态发生变化时，所有的观察者对象都能够收到通知并自动更新。

观察者模式主要包含以下角色：

• Subject（主题）：它必须能够动态地增加、删除观察者对象；而且当主题状态发生变化时，所有的观察者对象都能够收到通知。
• ConcreteSubject（具体主题）：将有关状态存入到具体观察者对象；在具体主题的内部状态改变时，给所有登记过的观察者发送通知。
• Observer（观察者）：为所有的具体观察者定义一个更新接口，在得到主题通知时更新自己。
• ConcreteObserver（具体观察者）：实现在接收到通知时进行自身状态更新的方法。

观察者模式的应用场景

• 一个对象的改变会引起其他多个对象的改变，而且这些对象之间存在一种关系可以用被观察者和观察者来描述。
• 当一个抽象模型有两个方面，其中一个方面依赖于另一个方面，将这两个方面用观察者模式分离出来，可以分别实现解耦，从而提高系统的灵活性和可维护性。

观察者模式的实现示例

1. 利用观察者模式实现监听器

首先定义主题接口Subject和观察者接口Observer：

public interface Subject {
    void registerObserver(Observer observer);
    void removeObserver(Observer observer);
    void notifyObservers(Object obj);
}

public interface Observer {
    void update(Object obj);
}

然后我们创建一个具体的主题实现类ConcreteSubject，实现Subject接口的相关方法：registerObserver、removeObserver、notifyObservers。

public class ConcreteSubject implements Subject {
    private List<Observer> observers = new ArrayList<>();

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

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

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

最后我们再创建一个具体观察者实现类ConcreteObserver，实现Observer接口的相关方法：update。

public class ConcreteObserver implements Observer {
    private String name;

    public ConcreteObserver(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void update(Object obj) {
        System.out.println(name + "收到了事件通知，事件内容为：" + obj);
    }
}

下面我们来看一个示例，利用观察者模式实现监听器：

public static void main(String[] args) {
    Subject subject = new ConcreteSubject();
    subject.registerObserver(new ConcreteObserver("观察者1"));
    subject.registerObserver(new ConcreteObserver("观察者2"));

    subject.notifyObservers("事件1发生了");
    subject.notifyObservers("事件2发生了");

    subject.removeObserver(new ConcreteObserver("观察者1"));

    subject.notifyObservers("事件3发生了");
}

输出结果：

观察者1收到了事件通知，事件内容为：事件1发生了
观察者2收到了事件通知，事件内容为：事件1发生了
观察者1收到了事件通知，事件内容为：事件2发生了
观察者2收到了事件通知，事件内容为：事件2发生了
观察者2收到了事件通知，事件内容为：事件3发生了

2. 利用观察者模式实现一比分实时更新的应用

首先定义主题接口Subject和观察者接口Observer：

public interface Subject {
    void registerObserver(Observer observer);
    void removeObserver(Observer observer);
    void notifyObservers();
}

public interface Observer {
    void update(int homeScore, int guestScore);
}

然后我们创建一个具体的主题实现类ConcreteSubject，实现Subject接口的相关方法：registerObserver、removeObserver、notifyObservers。

public class ConcreteSubject implements Subject {
    private List<Observer> observers = new ArrayList<>();
    private int homeScore;
    private int guestScore;

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

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

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

    public void setScore(int homeScore, int guestScore) {
        this.homeScore = homeScore;
        this.guestScore = guestScore;
        notifyObservers();
    }
}

最后我们再创建一个具体观察者实现类ConcreteObserver，实现Observer接口的相关方法：update。

public class ConcreteObserver implements Observer {
    private String name;

    public ConcreteObserver(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void update(int homeScore, int guestScore) {
        System.out.println(name + "：主队" + homeScore + " - 客队" + guestScore);
    }
}

下面我们来看一个示例，利用观察者模式实现一比分实时更新的应用：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Subject subject = new ConcreteSubject();
    subject.registerObserver(new ConcreteObserver("用户1"));
    subject.registerObserver(new ConcreteObserver("用户2"));

    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        System.out.println("比分更新");
        ((ConcreteSubject) subject).setScore(new Random().nextInt(5), new Random().nextInt(5));
        Thread.sleep(1000);
    }
}

输出结果：

比分更新
用户1：主队3 - 客队1
用户2：主队3 - 客队1
比分更新
用户1：主队1 - 客队1
用户2：主队1 - 客队1
比分更新
用户1：主队2 - 客队3
用户2：主队2 - 客队3