一、引言

什麼是觀察者模式呢？報紙的訂閱可以非常形象的比喻出，報社出版報紙，並像訂閱使用者持續推送報紙， 使用者訂閱報紙，當用戶不想繼續再看報紙時可以取消訂閱。從這個例子中可以看出觀察者模式的主體有兩個即：出版者+訂閱者，我們改個名稱：出版者改為“主題”，訂閱者改為“觀察者”。

二、觀察者模式

定義：定義了物件之間的一對多依賴，這樣一來，當一個物件改變狀態時，它的所有依賴者都會收到通知並自動更新

意圖：定義物件間的一種一對多的依賴關係，當一個物件的狀態發生改變時，所有依賴於它的物件都得到通知並被自動更新。

主要解決：一個物件狀態改變給其他物件通知的問題，而且要考慮到易用和低耦合，保證高度的協作。

何時使用：一個物件（目標物件）的狀態發生改變，所有的依賴物件（觀察者物件）都將得到通知，進行廣播通知。

如何解決：使用面向物件技術，可以將這種依賴關係弱化。

關鍵程式碼：在抽象類裡有一個 ArrayList 存放觀察者們。

三、實現

例項剖析：一個氣象監測應用，氣象監測系統定時會更新氣象的相關資料，而對應有三種佈告板都要顯示此資訊（顯示的形式有所不同），一旦氣象資料有所改動，三塊佈告板的資料也要同時的更新佈告板中的顯示資訊。

分析：從需求中很容易看出：氣象資料是主題，而三塊佈告板是觀察者。要實現管理訂閱者，則主題中必須存在一個數組列表使用者管理。有一個方法進行資料推送更新，而訂閱者的實現比較簡單，他們繼承統一的訂閱介面，並且有一個更新資料方法。

類圖：

程式碼實現：

觀察者及主題介面

// 觀察者介面
public interface Observer {
    public void update(float temp, float humidity, float pressure);
}

//主題介面
public interface Subject {
    //註冊觀察者
    void registerObserver(Observer o);
    //移除觀察者
    void removeObserver(Observer o);
    //通知觀察者
    void notifyObservers();
}
 

//展示介面
public interface DisplayElement {
    void display();
}

主題實現

//主題實現
public class WeatherData implements Subject {
    //訂閱者列表
    private ArrayList observers;
    private float temperature;
    private float humidity;
    private float pressure;

    public WeatherData(){
        observers=new ArrayList();
    }
    //增加訂閱者
    public void registerObserver(Observer o) {
        observers.add(o);
    }
    //移除訂閱者
    public void removeObserver(Observer o) {
        int index=observers.indexOf(o);
        if(index>=0) {
            observers.remove(index);
        }
    }
    //通知訂閱者
    public void notifyObservers() {
        for (int i = 0; i <observers.size() ; i++) {
            Observer observer = (Observer)observers.get(i);
            observer.update(temperature, humidity, pressure);
        }
    }

    public void measurementsChanged() {
        notifyObservers();
    }

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

訂閱者實現

public class CurrentConditionsDisplay implements DisplayElement,Observer {

    private float temperature;
    private float humidity;
    private Subject weatherData;

    public CurrentConditionsDisplay(Subject weatherData) {
        this.weatherData = weatherData;
        weatherData.registerObserver(this);
    }

    public void display() {
        System.out.println("第一種顯示方式: " + temperature
                + "F degrees and " + humidity + "% humidity");
    }

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

public class StatisticsDispxlay implements DisplayElement,Observer {
    private float temperature;
    private float pressure;
    private Subject weatherData;

    public StatisticsDispxlay(WeatherData weatherData){
        this.weatherData=weatherData;
    }

    public void display() {
        System.out.println("第二種顯示方式: " + temperature
                + "F degrees and " + pressure + "% pressure");
    }

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

public class ForecastDisplay implements DisplayElement,Observer {
    private  float humidity;
    private  float pressure;
    private WeatherData weatherData;

    public ForecastDisplay(WeatherData weatherData){
        this.weatherData=weatherData;
    }

    public void display() {
        System.out.println("第三種顯示方式: " + humidity
                + "F degrees and " + pressure + "% pressure");
    }

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

執行：

private static void observer() {
        WeatherData weatherData = new WeatherData();

        CurrentConditionsDisplay currentDisplay =
                new CurrentConditionsDisplay(weatherData);
        StatisticsDispxlay statisticsDisplay = new StatisticsDispxlay(weatherData);
        ForecastDisplay forecastDisplay = new ForecastDisplay(weatherData);
        weatherData.setMeasurements(80, 65, 30.4f);
        weatherData.setMeasurements(82, 70, 29.2f);
        weatherData.setMeasurements(78, 90, 29.2f);
    }

執行結果：

四、優缺點

觀察者模式有以下幾個優點：

• 觀察者模式實現了表示層和資料邏輯層的分離，並定義了穩定的更新訊息傳遞機制，並抽象了更新介面，使得可以有各種各樣不同的表示層，即觀察者。
• 觀察者模式在被觀察者和觀察者之間建立了一個抽象的耦合，被觀察者並不知道任何一個具體的觀察者，只是儲存著抽象觀察者的列表，每個具體觀察者都符合一個抽象觀察者的介面。
• 觀察者模式支援廣播通訊。被觀察者會向所有的註冊過的觀察者發出通知。

觀察者也存在以下一些缺點：

• 如果一個被觀察者有很多直接和間接的觀察者時，將所有的觀察者都通知到會花費很多時間。
• 雖然觀察者模式可以隨時使觀察者知道所觀察的物件傳送了變化，但是觀察者模式沒有相應的機制使觀察者知道所觀察的物件是怎樣發生變化的。
• 如果在被觀察者之間有迴圈依賴的話，被觀察者會觸發它們之間進行迴圈呼叫，導致系統崩潰，在使用觀察者模式應特別注意這點。

結語：java中有內建的觀察者模式，java.util包（package）內包含最基本的Observer介面與Observable類，這和我們的Subject介面與Observer介面很相似。裡面還增加了狀態的判斷，這樣可以讓訂閱者能夠自主的拉取。

原始碼地址：https://gitee.com/yuanqinnan/pattern