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《图解设计模式》笔记（八）管理状态

news 来源：原创 2025/6/9 2:48:24

十七、Observer模式：发送状态变化通知

Observer ：“进行观察的人”，也就是“观察者”。

在 Observer模式中，当观察对象的状态发生变化时，会通知给观察者。

适用场景：根据对象状态进行相应处理.

示例程序：观察者将观察一个会生成数值的对象，并将它生成的数值结果显示出来。不同的观察者的显示方式不一样：DigitObserver以数字形式显示数值，GraphObserver以简单的图示形式显示数值。

示例程序类图

在这里插入图片描述

Observer

public interface Observer {
   
    public abstract void update(NumberGenerator generator);
}

NumberGenerator

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;

public abstract class NumberGenerator {
   
    private ArrayList observers = new ArrayList();        // 保存Observer们
    public void addObserver(Observer observer) {
       // 注册Observer
        observers.add(observer);
    }
    public void deleteObserver(Observer observer) {
    // 删除Observer
        observers.remove(observer);
    }
    public void notifyObservers() {
                  // 向Observer发送通知
        Iterator it = observers.iterator();
        while (it.hasNext()) {
   
            Observer o = (Observer)it.next();
            o.update(this);
        }
    }
    public abstract int getNumber();                // 获取数值
    public abstract void execute();                 // 生成数值
}

RandomNumberGenerator

import java.util.Random;

public class RandomNumberGenerator extends NumberGenerator {
   
    private Random random = new Random();   // 随机数生成器
    private int number;                     // 当前数值
    public int getNumber() {
                   // 获取当前数值
        return number;
    }
    public void execute() {
   
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
   
            number = random.nextInt(50);
            notifyObservers();
        }
    }
}

DigitObserver

public class DigitObserver implements Observer {
   

    // 接收参数为NumberGenerator的实例，然后通过调用NumberGenerator类的实例的getNumber方法可以获取到当前的数值，并将这个数值显示出来。
    public void update(NumberGenerator generator) {
   
        System.out.println("DigitObserver:" + generator.getNumber());
        try {
   
            // 为能够看清它是如何显示数值的，使用Thread.sleep来降低程序的运行速度。
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
   
        }
    }
}

GraphObserver

public class GraphObserver implements Observer {
   
    public void update(NumberGenerator generator) {
   
        System.out.print("GraphObserver:");
        int count = generator.getNumber();
        for (int i = 0; i < count; i++) {
   
            System.out.print("*");
        }
        System.out.println("");
        try {
   
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
   
        }
    }
}

Main

public class Main {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        NumberGenerator generator = new RandomNumberGenerator();
        Observer observer1 = new DigitObserver();
        Observer observer2 = new GraphObserver();
        generator.addObserver(observer1);
        generator.addObserver(observer2);
        generator.execute();
    }
}

角色

在这里插入图片描述

Subject(观察对象)
定义了注册观察者和删除观察者的方法。
声明了“获取现在的状态”的方法。
示例中是NumberGenerator类。
ConcreteSubject(具体的观察对象)
当自身状态发生变化后，它会通知所有已经注册的Observer角色。
示例中是RandomNumberGenerator类。
Observer(观察者)
接收来自Subject角色的状态变化的通知。为此，它声明了update方法。
示例中是Observer接口。
ConcreteObserver (具体的观察者)
当它的update方法被调用后，会去获取要观察的对象的最新状态。
示例中是DigitObserver类和GraphObserver类。

拓展思路的要点

这里也出现了可替换性

使用设计模式的目的之一就是使类成为可复用的组件。
在本模式中，有带状态的ConcreteSubject角色和接收状态变化通知的ConcreteObserver角色。
连接这两个角色的就是它们的接口(API) Subject角色和Observer角色。

一方面RandomNumberGenerator类并不知道，也无需在意正在观察自己的(自己需要通知的对象)到底是DigitObserver类的实例还是GraphObserver类的实例。不过它知道在它的observers字段中所保存的观察者们都实现了Observer接口。因为这些实例都是通过addObserver方法注册的，这就确保了它们一定都实现了Observer接口，一定可以调用它们的update方法。

另一方面，DigitObserver类也无需在意自己正在观察的究竟是RandomNumberGenerator类的实例还是其他XXXXNumberGenerator类的实例。不过，DigitObserver类知道它们是NumberGenerator类的子类的实例，并持有getNumber方法。

利用抽象类和接口从具体类中抽出抽象方法

在将实例作为参数传递至类中，或者在类的字段中保存实例时，不使用具体类型，而是使用抽象类型和接口
这样的实现方式可以轻松替换具体类。

Observer的顺序

在示例的notifyObservers方法中，先注册的Observer的update方法会先被调用。
通常在设计时就要注意调用顺序。
在示例中，绝不能因为先调用 DigitObserver的update方法后调用 GraphObserver的update方法而导致应用程序不能正常工作。
通常，只要保持各个类的独立性，就不会有上面这种类的依赖关系混乱问题。
不过，还需要注意下面将要提到的情况。

当Observer的行为会对Subject产生影响时

在示例中，RandomNumberGenerator类会在自身内部生成数值，调用 update方法。
但在通常的 Observer模式中，也可能是其他类触发Subject角色调用update方法。
例如，在GUI应用程序中，多数情况下是用户按下按钮后会触发update方法被调用。
Observer角色也有可能会触发 Subject 角色调用 update方法。这时注意不要导致方法被循环调用。