Java设计模式开发中使用观察者模式的实例教程

观察者模式是一种行为型设计模式，它允许对象之间建立一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生变化时，所有依赖它的对象都会得到通知并自动更新。在Java设计模式开发中，观察者模式被广泛应用于事件驱动系统、GUI开发和消息通知等场景。

实现观察者模式的基本步骤

1. 定义主题接口（Subject）：主题是被观察的对象，它需要提供注册观察者、移除观察者和通知观察者的方法。
2. 实现具体主题类（ConcreteSubject）：具体主题类实现主题接口，维护一个观察者列表，并在状态发生变化时通知观察者。
3. 定义观察者接口（Observer）：观察者是接收主题通知的对象，它需要提供更新方法。
4. 实现具体观察者类（ConcreteObserver）：具体观察者类实现观察者接口，当接收到主题通知时执行相应的更新操作。

示例1：气象站

假设我们正在开发一个气象站应用程序，需要实时显示当前的温度、湿度和气压。我们可以使用观察者模式来实现这个功能。

首先，我们定义主题接口（Subject）：

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

然后，实现具体主题类（WeatherStation）：

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

public class WeatherStation implements Subject {
    private List<Observer> observers;
    private float temperature;
    private float humidity;
    private float pressure;

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

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

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

    public void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(temperature, humidity, pressure);
        }
    }

    public void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure) {
        this.temperature = temperature;
        this.humidity = humidity;
        this.pressure = pressure;
        notifyObservers();
    }
}

接下来，定义观察者接口（Observer）：

public interface Observer {
    void update(float temperature, float humidity, float pressure);
}

最后，实现具体观察者类（Display）：

public class Display implements Observer {
    private float temperature;
    private float humidity;
    private float pressure;

    public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {
        this.temperature = temperature;
        this.humidity = humidity;
        this.pressure = pressure;
        display();
    }

    public void display() {
        System.out.println(\"Current conditions: \" + temperature + \"F degrees, \" + humidity + \"% humidity, \" + pressure + \" pressure\");
    }
}

现在，我们可以使用观察者模式来创建一个气象站应用程序：

public class WeatherApp {
    public static void main(String[] args) {
        WeatherStation weatherStation = new WeatherStation();
        Display display = new Display();

        weatherStation.registerObserver(display);

        // 模拟气象数据更新
        weatherStation.setMeasurements(75, 60, 30.4f);
    }
}

运行上述代码，输出结果为：

Current conditions: 75.0F degrees, 60.0% humidity, 30.4 pressure

示例2：股票市场

假设我们正在开发一个股票市场监控系统，需要实时监测股票价格的变化并通知相关的观察者。我们可以使用观察者模式来实现这个功能。

首先，定义主题接口（Subject）和观察者接口（Observer）与示例1中相同。

然后，实现具体主题类（StockMarket）：

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

public class StockMarket implements Subject {
    private List<Observer> observers;
    private String stockName;
    private double price;

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

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

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

    public void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(stockName, price);
        }
    }

    public void setStockPrice(String stockName, double price) {
        this.stockName = stockName;
        this.price = price;
        notifyObservers();
    }
}

接下来，实现具体观察者类（Investor）：

public class Investor implements Observer {
    private String name;

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

    public void update(String stockName, double price) {
        System.out.println(name + \" received update: \" + stockName + \" price is \" + price);
    }
}

最后，我们可以使用观察者模式来创建一个股票市场监控系统：

public class StockMarketApp {
    public static void main(String[] args) {
        StockMarket stockMarket = new StockMarket();
        Investor investor1 = new Investor(\"John\");
        Investor investor2 = new Investor(\"Alice\");

        stockMarket.registerObserver(investor1);
        stockMarket.registerObserver(investor2);

        // 模拟股票价格变化
        stockMarket.setStockPrice(\"AAPL\", 150.0);
    }
}

运行上述代码，输出结果为：

John received update: AAPL price is 150.0
Alice received update: AAPL price is 150.0

通过以上两个示例，我们可以看到观察者模式的应用。它可以帮助我们实现对象之间的松耦合，使得主题和观察者可以独立变化，同时也提供了一种简单的方式来实现事件驱动的系统。