Bootstrap

【HeadFirst系列之HeadFirst设计模式】第3天之观察者模式

前言

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从今日起，陆续分享《HeadFirst设计模式》的读书笔记，希望能够帮助大家更好的理解设计模式，提高自己的编程能力。

设计模式本质上就是前人比较成熟的经验和智慧。他们遇到过相同的问题，也顺利地解决了这些问题。

跟随前人的脚步，可以少走弯路，也可以站在巨人的肩膀上看得更远。

使用模式最好的方式是:"把模式装进脑子里,然后在你的设计和已有的应用中,寻找何处可以使用它们。"以往是代码复用,现在是经验复用。

今天要分享的是【设计模式入门之观察者模式】，希望对大家有所帮助。

书籍精彩内容

气象观测站

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这个图片有点像我们平时接到新需求的BRD，然后产品经理会把它转换为PRD，最后我们开发人员根据PRD进行开发。

需求描述：

1.新建应用

2.获取气象站数据并在应用展示

3.应用可以实时获取气象站数据并更新，同时展示

4.应用具有扩展性，可以添加更多的展示方式

。。。

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WeatherData对象从气象站取得数据（温度、湿度、气压），在显示装置展示。

气象数据类

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WeatherData类有如下方法：

getTemperature()：获取温度

getHumidity()：获取湿度

getPressure()：获取气压

measurementsChanged()：当气象站测量数据更新时，调用此方法

。。。
我们的代码主要在measurementsChanged()方法中编写。

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WeatherData对象有3个方法，分别获取温度、湿度、气压

WeatherData对象有一个measurementsChanged()方法，当气象站测量数据更新时，调用此方法

有三种显示装置：目前天气状况、天气统计、天气预报

未来可能会有第4，第5种，甚至更多种显示装置

第一次尝试气象站

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针对实现编程，而不是接口编程，耦合性太高。

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改变的地方需要封装起来

不要针对实现编程

认识观察者模式

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报纸的订阅涉及三个对象：报社、订阅者、报纸

订阅者订阅报纸，报社发布新报纸，订阅者收到新报纸

订阅者取消订阅，报社不再发送新报纸

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主题（Subject）：出版者

观察者（Observer）：订阅者

观察者模式的一天

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鸭子申请成为观察者

老鼠申请从观察者列表移除

五分钟短剧

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后泡沫时期的两名软件工程师通过猎头找工作

猎头把求职者加入求职者清单，一有消息就通知求职者

这里猎头是主题，求职者是观察者

定义观察者模式

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观察者模式定义了对象之间的一对多依赖,

这样一来,当一个对象改变状态时,它的所有依赖者都会收到通知并自动更新。

松耦合

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其实dubbo就是一个松耦合的例子，面向接口编程，调用方不用关注实现方实现细节。

规划气象站

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设计气象站

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实现气象站

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测试气象站

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围炉夜话：主题与观察者

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Java内置的观察者模式

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幕后花絮

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重做目前状况布告板

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测试驱动

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观察者与Swing

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你的设计工具箱

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代码实现

观察者设计模式源码地址

第一版（自己实现）

  • 主题
public interface Subject {
    void registerObserver(Observer o);

    void removeObserver(Observer o);

    void notifyObservers();
}

public class WeatherData implements Subject {
    private ArrayList observers;
    private float temperature;
    private float humidity;
    private float pressure;

    public WeatherData() {
        observers = new ArrayList();
    }

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

    @Override
    public void removeObserver(Observer o) {
        int i = observers.indexOf(o);
        if (i > 0) {
            observers.remove(i);
        }

    }

    @Override
    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();
    }
}
  • 观察者
public interface Observer {
    void update(float temp, float humidity, float pressure);
}

public interface DisplayElement {
    void display();
}

public class CurrentConditionsDisplay implements Observer, DisplayElement {
    private float temperature;
    private float humidity;

    private Subject weatherData;

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

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("Current conditions: " + temperature + "F degrees and " + humidity + "% humidity");
    }

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

    }
}

public class StatisticsDisplay implements Observer, DisplayElement {
    private float temperature;
    private float humidity;

    private Subject weatherData;

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

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("天气统计展示实现");
    }

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

    }
}

public class ForecastDisplay implements Observer, DisplayElement {
    private float temperature;
    private float humidity;

    private Subject weatherData;

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

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("天气预报展示实现");
    }

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

    }
}

public class HeatIndexDisplay implements Observer, DisplayElement {
    private float temperature;
    private float humidity;

    private Subject weatherData;

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

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("酷热指数展示实现");
    }

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

    }
}
  • 测试
public class WeatherStation {
    public static void main(String[] args) {
        WeatherData weatherData = new WeatherData();
        CurrentConditionsDisplay currentDisplay = new CurrentConditionsDisplay(weatherData);
        StatisticsDisplay statisticsDisplay = new StatisticsDisplay(weatherData);
        ForecastDisplay forecastDisplay = new ForecastDisplay(weatherData);
        HeatIndexDisplay heatIndexDisplay = new HeatIndexDisplay(weatherData);
        weatherData.setMeasurements(80, 65, 30.4f);
        System.out.println();
        weatherData.setMeasurements(82, 70, 29.2f);
        System.out.println();
        weatherData.setMeasurements(78, 90, 29.2f);
        System.out.println();
    }
}

运行结果：

Current conditions: 80.0F degrees and 65.0% humidity
天气统计展示实现
天气预报展示实现
酷热指数展示实现

Current conditions: 82.0F degrees and 70.0% humidity
天气统计展示实现
天气预报展示实现
酷热指数展示实现

Current conditions: 78.0F degrees and 90.0% humidity
天气统计展示实现
天气预报展示实现
酷热指数展示实现

第二版（用JDK自带的实现，实现了Observable和Observer接口，都位于java.util包下）

  • 主题，实现了java.util.Observable接口
public class WeatherDataV2 extends Observable {
    private float temperature;
    private float humidity;
    private float pressure;

    public WeatherDataV2() {

    }


    public void measurementsChanged() {
        setChanged();
        notifyObservers();
    }

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

    public float getTemperature() {
        return temperature;
    }

    public float getHumidity() {
        return humidity;
    }

    public float getPressure() {
        return pressure;
    }
}
  • 观察者，实现了java.util.Observer接口
public class CurrentConditionsDisplayV2 implements Observer, DisplayElement {
    Observable observable;
    private float temperature;
    private float humidity;


    public CurrentConditionsDisplayV2(Observable observable) {
        this.observable = observable;
        observable.addObserver(this);
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("Current conditions:" + temperature
                + "F degrees and " + humidity + "% humidity");

    }


    @Override
    public void update(Observable o, Object arg) {
        if (o instanceof WeatherDataV2) {
            WeatherDataV2 weatherDataV2 = (WeatherDataV2) o;
            this.temperature = weatherDataV2.getTemperature();
            this.humidity = weatherDataV2.getHumidity();
            display();
        }
    }
}

public class StatisticsDisplayV2 implements Observer, DisplayElement {
    Observable observable;
    private float temperature;
    private float humidity;


    public StatisticsDisplayV2(Observable observable) {
        this.observable = observable;
        observable.addObserver(this);
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("天气统计展示实现V2");

    }


    @Override
    public void update(Observable o, Object arg) {
        if (o instanceof WeatherDataV2) {
            WeatherDataV2 weatherDataV2 = (WeatherDataV2) o;
            this.temperature = weatherDataV2.getTemperature();
            this.humidity = weatherDataV2.getHumidity();
            display();
        }
    }
}


public class ForecastDisplayV2 implements Observer, DisplayElement {
    Observable observable;
    private float temperature;
    private float humidity;


    public ForecastDisplayV2(Observable observable) {
        this.observable = observable;
        observable.addObserver(this);
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("天气预报展示实现V2");

    }


    @Override
    public void update(Observable o, Object arg) {
        if (o instanceof WeatherDataV2) {
            WeatherDataV2 weatherDataV2 = (WeatherDataV2) o;
            this.temperature = weatherDataV2.getTemperature();
            this.humidity = weatherDataV2.getHumidity();
            display();
        }
    }
}

public class HeatIndexDisplayV2 implements Observer, DisplayElement {
    Observable observable;
    private float temperature;
    private float humidity;


    public HeatIndexDisplayV2(Observable observable) {
        this.observable = observable;
        observable.addObserver(this);
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("酷热指数展示实现V2");

    }


    @Override
    public void update(Observable o, Object arg) {
        if (o instanceof WeatherDataV2) {
            WeatherDataV2 weatherDataV2 = (WeatherDataV2) o;
            this.temperature = weatherDataV2.getTemperature();
            this.humidity = weatherDataV2.getHumidity();
            display();
        }
    }
}
  • 测试(结果并不是按照预期顺序打印)
public class WeatherStationV2 {
    public static void main(String[] args) {
        WeatherDataV2 weatherDataV2 = new WeatherDataV2();
        CurrentConditionsDisplayV2 currentDisplayV2 = new CurrentConditionsDisplayV2(weatherDataV2);
        StatisticsDisplayV2 statisticsDisplayV2 = new StatisticsDisplayV2(weatherDataV2);
        ForecastDisplayV2 forecastDisplayV2 = new ForecastDisplayV2(weatherDataV2);
        HeatIndexDisplayV2 heatIndexDisplayV2 = new HeatIndexDisplayV2(weatherDataV2);
        weatherDataV2.setMeasurements(80, 65, 30.4f);
        System.out.println();
        weatherDataV2.setMeasurements(82, 70, 29.2f);
        System.out.println();
        weatherDataV2.setMeasurements(78, 90, 29.2f);
        System.out.println();
    }
}

运行结果：

酷热指数展示实现V2
天气预报展示实现V2
天气统计展示实现V2
Current conditions:80.0F degrees and 65.0% humidity

酷热指数展示实现V2
天气预报展示实现V2
天气统计展示实现V2
Current conditions:82.0F degrees and 70.0% humidity

酷热指数展示实现V2
天气预报展示实现V2
天气统计展示实现V2
Current conditions:78.0F degrees and 90.0% humidity

Java wing demo

public class SwingObserverExample {
    JFrame frame;

    public static void main(String[] args) {
        SwingObserverExample example = new SwingObserverExample();
        example.go();
    }

    public void go() {
        frame = new JFrame();
        JButton button = new JButton("Should I do it?");
        button.addActionListener(new AngelListener());
        button.addActionListener(new AngelListener());
        frame.getContentPane().add(BorderLayout.CENTER, button);
    }

    class AngelListener implements ActionListener {
        public void actionPerformed(ActionEvent event) {
            System.out.println("Don't do it, you might regret it!");
        }
    }

    class DevilListener implements ActionListener {

        @Override
        public void actionPerformed(ActionEvent e) {
            System.out.println("Come on,do it!");
        }
    }
}
  • 运行结果
控制台输出如下结果：
2025-01-19 13:31:40.726 java[80134:9279486] +[IMKClient subclass]: chose IMKClient_Modern
2025-01-19 13:31:40.726 java[80134:9279486] +[IMKInputSession subclass]: chose IMKInputSession_Modern

图形化页面还未点击，就消失了

实际运用场景

  • 生活场景

    1.家里的摄像头监控，有异常就手机通知我

    2.订阅了某个公众号，有新文章就通知我

    3.抢火车票，有票就通知我

    4.电商购物，订阅到货提醒，订阅秒杀提醒等

    5.。。。
  • 代码场景

    1.mq消息队列

    2.jdk自带(Oberver,Swing)

    3.。。。

套公式

新需求是什么，是否有需要实时监听的场景

如果有确认主题(被监听者)，确认观察者（监听者），

那么就可以套用观察者模式了

有趣的事

1.家里冰箱贴改为：代码贴主题，既可以当冰箱贴，又可以玩类似消消乐类似游戏

总结

1.设计原则：

  • 找出程序中会变化的方面,然后将其和固定不变的方面相分离。【封装变化】
  • 针对接口编程,不针对实现编程
  • 多用组合,少用继承

2.观察者模式：

  • 定义
    观察者模式–在对象之间定义一对多的依赖,这样一来,省一个对象改 变状态,依赖它的对象都会收到通知, 并自动更新。
  • MVC模式
    一个新的模式,以松耦合方式在一系列对象之间沟通状态。我们目前还没看到观察者模式的代表人物–MVC,以后就会看到了。

3.类图：

4.this关键字：

5.内部类：

悦读

道可道，非常道；名可名，非常名。 无名，天地之始，有名，万物之母。 故常无欲，以观其妙，常有欲，以观其徼。 此两者，同出而异名，同谓之玄，玄之又玄，众妙之门。

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