观察者模式（Observer Pattern）
观察者模式是一种对象行为模式。它定义对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。在观察者模式中，主体是通知的发布者，它发出通知时并不需要知道谁是它的观察者，可以有任意数目的观察者订阅并接收通知。观察者模式不仅被广泛应用于软件界面元素之间的交互，在业务对象之间的交互、权限管理等方面也有广泛的应用。
观察者模式（Observer）完美的将观察者和被观察的对象分离开。举个例子，用户界面可以作为一个观察者，业务数据是被观察者，用户界面观察业务数据的变化，发现数据变化后，就显示在界面上。面向对象设计的一个原则是：系统中的每个类将重点放在某一个功能上，而不是其他方面。一个对象只做一件事情，并且将他做好。观察者模式在模块之间划定了清晰的界限，提高了应用程序的可维护性和重用性。
观察者设计模式定义了对象间的一种一对多的组合关系，以便一个对象的状态发生变化时，所有依赖于它的对象都得到通知并自动刷新。
核心组件
- Subject（主题）：主题保存了一组观察者，提供用于增加或删除观察者的接口。
- Observer（观察者）：为那些在主题状态改变时需要获得通知的对象定义一个更新接口。
- ConcreteSubject（具体主题）：存储具体观察者关心的数据，发送通知给观察者，通常包含对具体数据的增删改操作。
- ConcreteObserver（具体观察者）：实现观察者接口，以便在得到通知时更新自身。
适用场景
- 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时：
- 观察者模式允许你独立地扩展或复用核心功能。
- 当对一个对象的改变需要同时改变其他对象，而不知道具体有多少对象需要改变时：
- 观察者模式可以让你在不修改这些类的前提下增加新的观察者。
- 当一个对象必须通知其他对象，但你希望避免做成这些对象之间的紧密耦合时：
- 观察者模式提供了一种松耦合的设计解决方案。
实现实例
以新闻应用为例，其中新闻发布系统（主题）需要通知所有订阅者（观察者）新闻更新。
主题接口（Subject Interface）
定义了附加和删除观察者的方法，以及通知观察者的方法。
public interface Subject {
void registerObserver(Observer o);
void removeObserver(Observer o);
void notifyObservers();
}
具体主题（Concrete Subject）
存储状态，并在状态改变时通知观察者。
public class NewsAgency implements Subject {
private List<Observer> observers = new ArrayList<>();
private String news;
public void registerObserver(Observer o) {
observers.add(o);
}
public void removeObserver(Observer o) {
observers.remove(o);
}
public void notifyObservers() {
for (Observer observer : observers) {
observer.update(news);
}
}
public void setNews(String news) {
this.news = news;
notifyObservers();
}
}
观察者接口（Observer Interface）
定义更新接口，用于获取状态改变通知。
public interface Observer {
void update(String news);
}
具体观察者（Concrete Observer）
实现观察者接口，根据通知更新自己。
public class NewsChannel implements Observer {
private String news;
@Override
public void update(String news) {
this.news = news;
System.out.println("News Updated: " + news);
}
}
客户端代码（Client Code）
演示如何使用观察者模式。
public class Client {
public static void main(String[] args) {
NewsAgency newsAgency = new NewsAgency();
NewsChannel channel = new NewsChannel();
newsAgency.registerObserver(channel);
newsAgency.setNews("New update on AI technology!");
}
}
优缺点
优点
- 支持广播通信：
- 观察者模式提供了一种订阅机制，可以实现消息的广播。
- 应用松耦合：
- 主题与观察者之间使用抽象耦合，可以轻松地添加新的观察者。
缺点
- 可能引发无序的更新：
- 如果观察者的更新方法引发循环依赖，可能导致系统行为难以预测。
- 当观察者和主题之间的依赖关系复杂时，可能需要额外的维护成本。
类图
+----------------+ +------------------+
| Subject |-------->| Observer |
+----------------+ +------------------+
| + registerObserver() | + update() |
| + removeObserver() | |
| + notifyObservers() +------------------+
+----------------+ |
| | |
+----------------+ |
|
+-------------------+--------+----------------+
| | | |
+---------------+ +-----------------+ +----------------+ +--------------+
|ConcreteSubject| |ConcreteObserver1| |ConcreteObserver2| | ... |
+---------------+ +-----------------+ +----------------+ +--------------+
| + setNews() | | + update() | | + update() | | + update() |
+---------------+ +-----------------+ +----------------+ +--------------+
总结
观察者模式提供了一种优雅的方式来实现对象间的通信，特别适用于状态变化需要通知多个对象的场景。通过将主题与观察者解耦，增加了系统的灵活性和可扩展性，同时也需注意避免循环依赖和更新顺序问题。