转载:设计模式(中文-文字版)
目录:
观察者模式是JDK中使用最多的模式之一,非常有用。我们也会一并介绍一对多关系,以及松耦合(对,没错,我们说耦合)。有了观察者,你将会消息灵通。
文章首先从一个案例入手开始介绍。这个案例是这样的,团队承包了一个气象站的气象发布系统。
工作合约 恭喜贵公司获选为敝公司建立下一代Internet气象观测站! 该气象站必须建立在我们专利申请中的W eatherD ata对象 上,由W eatherD ata对象负责追踪目前的天气状况(温度、 湿度、气压)。我们希望贵公司能建立一个应用,有三种 布告板,分别显示目前的状况、气象统计及简单的预报。 当WeatherObject对象获得最新的测量数据时,三种布告板 必须实时更新。 而且,这是一个可以扩展的气象站,Weather-O-Rama气象 站希望公布一组API,好让其他开发人员可以写出自己的 气象布告板,并插入此应用中。我们希望贵公司能提供这 样的API。 Weathe r - O-Ra m a 气象站有很好的商业营运模式:一旦客 户上钩,他们使用每个布告板都要付钱。最好的部分就是, 为了感谢贵公司建立此系统,我们将以公司的认股权支付 你。 我们期待看到你的设计和应用的alpha版本。 真挚的 Johnny Hurricane——Weather-O-Rama气象站执行长 附注:我们正通宵整理WeatherData源文件给你们。
此系统中的三个部分是气象站(获取实际气象数据的物理装置)、WeatherData对象(追踪来自气象站的数据,并更新布告板)和布告板(显示目前天气状况给用户看)。如下图:
再次理清思路:WeatherData对象可以获取天气信息(温度,湿度,气压等),然后将这些天气信息发送给布告板。那么我们可以很简单的实现:
public class WeatherData { // 实例变量声明 public void measurementsChanged() { float temp = getTemperature(); float humidity = getHumidity(); float pressure = getPressure(); currentConditionsDisplay.update(temp, humidity, pressure); statisticsDisplay.update(temp, humidity, pressure); forecastDisplay.update(temp, humidity, pressure); } // 这里是其他WeatherData方法 }
很直观,很容易理解,currentConditionsDisplay等代表三块布告板,通过measurementsChanged方法告诉三个布告板天气信息。然而,有以下几个问题:
A. 我们是针对具体实现编程,而非针对接
B. 对于每个新的布告板,我们都得修改代码。
C. 我们无法在运行时动态地增加(或删除)布告板
D. 布告板没有实现一个共同的接口。
E. 我们尚未封装改变的部分。
F. 我们侵犯了WeatherData类的封装。
简单的认识下观察者模式。比如报纸,客户订阅报纸,然后报社发送报纸到订阅的用户手里。报社就是一个主题,而订阅的客户就是观察者。
定义:
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。
主题和观察者定义了一对多的关系。观察者依赖于此主题,只要主题状态一有变化,观察者就会被通知。根据通知的风格,观察者可能因此而更新。稍后你会看到,实现观察者模式的方法不只一种,但是以包含Subject与Observer接口的类设计的做法最常见。
那么,气象数据更新便可以这样设计为观察者模式:
利用观察者模式,主题是具有状态的对象,并且可以控制这些状态。也就是说,有“一个”具有状态的主题。另一方面,观察者使用这些状态,虽然这些状态并不属于他们。有许多的观察者,依赖主题来告诉他们状态何时改变了。这就产生一个关系:“一个”主题对“多个”观察者的关系。
从结果往前看很容易理解观察者模式,但如果接到了需求怎么适配到观察者模式呢?首先,明显的是一对多的订阅模式,主题天气更新后,观察者们布告板因此而更新天气。需要考虑的是布告板是不同的,风格不同,但主题只有一个或者说主题的通知方式只有一个,怎样才能使布告板统一接受规则呢?那就是接口,只要所有的布告板实现了接口的update方法,通过update方法便可以获取天气信息。由此可以获得最终设计:
刚开始看书看到这些类图可能有点头晕,别担心,那只是因为对内容还不熟悉,只要跟着敲一遍代码,一切就很容易理解了。下面就是代码实现了。
先定义主题的接口,气象站有多个,这些气象站都是一个个的主题,每个主题都可以发送天气信息给它的订阅者。为了规范信息发送格式,我们需要规定这些主题必须实现一些固定格式的方法。
/** * 主题:天气变化管理接口 * Created by mrf on 2016/3/1. */ public interface Subject { //注册观察者 public void registerObserver(Observer o); //移除观察者 public void removeObserver(Observer o); //当天气改变时,这个方法会被调用,以通知所有的观察者 public void notifyObservers(); }
同样,观察者有多个,这些观察者各不相同,但都要以相同的方式接收天气信息,那么就必须实现一个观察者的接口:
/** * 观察者接口 * Created by mrf on 2016/3/1. */ public interface Observer { /** * 天气更新通知 * @param temp 气象观测值:温度 * @param humidity 气象观测值:湿度 * @param pressure 气象观测值:压强 */ public void update(float temp, float humidity, float pressure); }
根据得到的信息展示可以统一成一个方式,即实现Display的显示方法,当然,各自也可以自己添加自己的方法。
/** * 显示信息接口:当布告板需要显示时调用此方法 * Created by mrf on 2016/3/1. */ public interface DisplayElement { public void display(); }
接下来就是天气主题,天气主题需要实现Subject接口以统一信息管理标准
/** * 观察者模式--天气更新 * 角色:主题发布者 * Created by mrf on 2016/3/1. */ public class WeatherData implements Subject { private ArrayList observers; private float temperature; private float humidity; private float pressure; public WeatherData() { observers = new ArrayList(); } public void registerObserver(Observer o) { observers.add(o); } public void removeObserver(Observer o) { int i = observers.indexOf(o); if (i >= 0) { observers.remove(i); } } 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(); } // WeatherData的其他方法 }
那么,最重要的观察者来了。布告板实现了接受标准和显示标准两个接口:
/** * 显示天气信息的布告板 * 角色:观察者,订阅者 * 实现Observer接口以从WeatherData中获取天气信息 * 实现DisplayElement以显示信息 * Created by mrf on 2016/3/1. */ 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); } public void update(float temperature, float humidity, float pressure) { this.temperature = temperature; this.humidity = humidity; display(); } public void display() { System.out.println("Current conditions: " + temperature + "F degrees and " + humidity + "% humidity"); } }
万事俱备,就来测试一下结果
/** * 观察者模式测试 * Created by mrf on 2016/3/1. */ public class WeatherStationTest { public static void main(String[] args) { WeatherData weatherData = new WeatherData(); CurrentConditionsDisplay currentDisplay = new CurrentConditionsDisplay(weatherData); //其他布告板 // StatisticsDisplay statisticsDisplay = new StatisticsDisplay(weatherData); // ForecastDisplay forecastDisplay = new ForecastDisplay(weatherData); weatherData.setMeasurements(80, 65, 30.4f); weatherData.setMeasurements(82, 70, 29.2f); weatherData.setMeasurements(78, 90, 29.2f); } }
结果:
Current conditions: 80.0F degrees and 65.0% humidity Current conditions: 82.0F degrees and 70.0% humidity Current conditions: 78.0F degrees and 90.0% humidity
设计原则:为了交互对象之间的松耦合设计而努力。
当两个对象之间松耦合,它们依然可以交互,但是不太清楚彼此的细节。观察者模式提供了一种对象设计,让主题和观察者之间松耦合。为什么呢?
关于观察者的一切,主题只知道观察者实现了某个接口(也就是Observer接口)。主题不需要知道观察者的具体类是谁、做了些什么或其他任何细节。任何时候我们都可以增加新的观察者。因为主题唯一依赖的东西是一个实现Observer接口的对象列表,所以我们可以随时增加观察者。事实上,在运行时我们可以用新的观察者取代现有的观察者,主题不会受到任何影响。同样的,也可以在任何时候删除某些观察者。有新类型的观察者出现时,主题的代码不需要修改。假如我们有个新的具体类需要当观察者,我们不需要为了兼容新类型而修改主题的代码,所有要做的就是在新的类里实现此观察者接口,然后注册为观察者即可。主题不在乎别的,它只会发送通知给所有实现了观察者接口的对象。
我们可以独立地复用主题或观察者。如果我们在其他地方需要使用主题或观察者,可以轻易地复用,因为二者并非紧耦合。改变主题或观察者其中一方,并不会影响另一方。因为两者是松耦合的,所以只要他们之间的接口仍被遵守,我们就可以自由地改变他们。
松耦合的设计之所以能让我们建立有弹性的OO系统,能够应对变化,是因为对象之间的互相依赖降到了最低。
原文:http://www.cnblogs.com/woshimrf/p/5231597.html