观察者模式

1、天气预报项目需求

1）气象站可以将每天测量到的温度，湿度，气压等等以公告的形式发布出去（比如发布到自己的网站或第三方）。

2）需要设计开放型API，便于其他第三方也能接入气象站获取数据。

3）提供温度、气压和湿度的接口。

4）测量数据更新时，要能实时通知给第三方。

【普通解决方案】

1）通过对气象站项目分析，我们可以初步设计一个WeatherData类。

2）WeatherData类中提供了getTemperature、getHumidity、getPressure、dataChange等方法。

3）通过getXxx方法，可以让第三方接入，并得到相关信息。

4）当数据有更新时，气象站通过调用dataChange()去更新数据，当第三方再次获取时，就能得到最新数据，当然也可以推送。

// 显示当前天气情况
public class CurrentConditions {
    private float temperature;
    private float pressure;
    private float humidity;
    
    public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {
        this.temperature = temperature;
        this.pressure = pressure;
        this.humidity = humidity;
        display();
    }
    
    public void display() {
        System.out.println("***Today mTemperature：" + temperature + "***");
        System.out.println("***Today mPressure：" + pressure + "***");
        System.out.println("***Today mHumidity：" + humidity + "***");
    }
}


public class WeatherData {
    private float temperature;
    private float pressure;
    private float humidity;
    private CurrentConditions currentConditions;
    
    public WeatherData(CurrentConditions currentConditions) {
        this.currentConditions = currentConditions;
    }
    
    public float getTemperature() {
        return temperature;
    }
    
    public float getPressure() {
        return pressure;
    }
    
    public float getHumidity() {
        return humidity;
    }
    
    public void dataChange() {
        // 调用接入方的update
        currentConditions.update(temperature, pressure, humidity);
    }
    
    // 当数据有更新时，就调用setData
    public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) {
        this.temperature = temperature;
        this.pressure = pressure;
        this.humidity = humidity;
        // 调用dataChange，将最新的信息推送给接入方 currentConditions
        dataChange();
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建接入方 currentConditions
        CurrentConditions currentConditions = new CurrentConditions();
        
        // 创建WeatherData并将接入方currentConditions传递到WeantherData中
        WeatherData weatherData = new WeatherData(currentConditions);
        
        // 更新天气情况
        weatherData.setData(30, 150, 40);
    }
}

【方案1问题分析】

1）其他第三方接入气象站获取数据的问题

2）无法在运行时动态的添加第三方

3）违反了ocp原则，所以要用观察者模式

在WeatherData中，当增加一个第三方，都需要创建一个对应的第三方的公告板对象，并加入到dataChange，不利于维护，也不是动态加入。

2、观察者模式的基本介绍

观察者模式类似订牛奶业务

1）奶站/气象局：Subject

2）用户/第三方网站：Observer

Subject：登记注册、移除和通知

1）registerObserver注册

2）removeObserver移除

3）notifyObservers()通知所有的注册用户，根据不同需求，可以时更新数据，让用户来取，也可能是实时推送，看具体需求定。

Observer：接收输入

观察者模式：对象之间多对一依赖的一种设计方案，被依赖的对象为Subject，依赖的对象为Observer，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。这个主题对象在状态变化时，会通知所有的观察者对象，使他们能够自动更新自己。Subject通知Observer变化，比如这里的奶站是Subject，是1的一方。用户是Observer，是多的一方。

3、结构

在观察者模式中有如下角色：

Subject：抽象主题（抽象被观察者），抽象主题角色把所有观察者对象保存在一个集合里，每个主题都可以有任意数量的观察者，抽象主题提供一个接口，可以增加和删除观察者对象。
ConcreteSubject：具体主题（具体被观察者），该角色将有关状态存入具体观察者对象，在具体主题的内部状态发生改变时，给所有注册过的观察者发送通知。
Observer：抽象观察者，是观察者的抽象类，它定义了一个更新接口，使得在得到主题更改通知时更新自己。
ConcreteObserver：具体观察者，实现抽象观察者定义的更新接口，以便在得到主题更改通知时更新自身的状态。

4、应用实例代码实现

1）观察者模式的好处

观察者模式设计后，会以集合的方式来管理用户（Observer），包括注册，移除和通知。

这样，我们增加观察者（这里可以理解成一个新的公告板），就不需要去修改核心类WeatherData，不会修改代码，遵守了ocp原则。

// 接口，需要让WeatherData来实现（抽象主题）
public interface Subject {
    void registerObserver();
    void removeObserver(Observer o);
    void notifyObservers();
}

public class WeatherData implements Subject {
    private float temperature;
    private float pressure;
    private float humidity;
    
    // 观察者集合
    private ArrayList<Observer> observers;
    
    public WeatherData() {
        observers = new ArrayList<Observer>();
    }

    public void registerObserver(Observer o) {
        observers.add(o);
    }
    public void removeObserver(Observer o) {
        observers.remove(o);
    }
    public void notifyObservers() {
        observers.forEach(observer -> {
            observer.update(temperature, pressure, humidity);
        });
    }
    
    public float getTemperature() {
        return temperature;
    }
    
    public float getPressure() {
        return pressure;
    }
    
    public float getHumidity() {
        return humidity;
    }
    
    public void dataChange() {
		notifyObservers();  
    }
    
    // 当数据有更新时，就调用setData
    public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) {
        this.temperature = temperature;
        this.pressure = pressure;
        this.humidity = humidity;
        // 调用dataChange，将最新的信息推送给接入方 currentConditions
        dataChange();
    }
}

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

public class CurrentConditions implements Observer{
    private float temperature;
    private float pressure;
    private float humidity;
    
    public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {
        this.temperature = temperature;
        this.pressure = pressure;
        this.humidity = humidity;
        display();
    }
    
    public void display() {
        System.out.println("***Today mTemperature：" + temperature + "***");
        System.out.println("***Today mPressure：" + pressure + "***");
        System.out.println("***Today mHumidity：" + humidity + "***");
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Subject weatherData = new WeatherData();
        Observer currentConditions = new CurrentConditions();
        weatherData.registerObserver(currentConditions);
        weatherData.setData(10f, 100f, 33f);
    }
}

5、观察者模式在JDK应用的源码分析

1）在Java中，通过java.util.Observable类和java.util.Observer接口定义了观察者模式，只要实现它们的子类就可以编写观察者模式实例。

2）代码分析。

public class Observable {
    private boolean changed = false;
    private Vector<Observer> obs;
    
    public Observable() {
        obs = new Vector<>();
    }
}

public interface Observer {
    void update(Observable o, Object arg);
}

3）Observable类

Observable类是抽象目标类（被观察者），它有一个Vector集合成员变量，用于保存所有要通知的观察者对象，它等价于我们前面讲过的Subject，下面来介绍它最重要的3个方法。

void addObserver(Observer o)方法：用于将新的观察者对象添加到集合中。
void notifyObservers(Object arg)方法：调用集合中的所有观察者对象的update方法，通知它们数据发生改变。通常越晚加入集合的观察者越先得到通知。
void setChange()方法：用来设置一个boolean类型的内部标志，注明目标对象发生了变化。当它为true时，notifyObservers()才会通知观察者。

4）Observer接口

Observer接口是抽象观察者，它监视目标对象的变化，当目标对象发生变化时，观察者得到通知，并调用update方法，进行相应的工作。

Observable和Observer的使用方法和前面讲过的一样，只是Observable是类，通过继承来实现观察者模式。