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wzjs 2025/8/8 17:38:02

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观察者模式详解

一、观察者模式概述

观察者模式(Observer Pattern)是一种行为型设计模式，它定义了对象之间的一对多依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会自动收到通知并更新。

核心特点

松耦合：主题和观察者之间松耦合
自动通知：状态变化时自动通知观察者
一对多：一个主题可对应多个观察者
动态订阅：可动态添加/删除观察者

二、观察者模式的结构

主要角色

Subject：主题/被观察者，维护观察者列表
Observer：观察者接口，定义更新方法
ConcreteSubject：具体主题，状态变化时通知观察者
ConcreteObserver：具体观察者，实现更新逻辑

三、观察者模式的实现

1. 基本实现（推模型）

// 观察者接口
public interface Observer {void update(String message);
}// 主题接口
public interface Subject {void registerObserver(Observer o);void removeObserver(Observer o);void notifyObservers();
}// 具体主题 - 新闻发布中心
public class NewsAgency implements Subject {private List<Observer> observers = new ArrayList<>();private String news;public void setNews(String news) {this.news = news;notifyObservers();}public void registerObserver(Observer o) {observers.add(o);}public void removeObserver(Observer o) {observers.remove(o);}public void notifyObservers() {for (Observer o : observers) {o.update(news);}}
}// 具体观察者 - 新闻频道
public class NewsChannel implements Observer {private String name;public NewsChannel(String name) {this.name = name;}public void update(String news) {System.out.println(name + " 收到新闻: " + news);}
}// 使用示例
NewsAgency agency = new NewsAgency();
Observer channel1 = new NewsChannel("央视新闻");
Observer channel2 = new NewsChannel("BBC");agency.registerObserver(channel1);
agency.registerObserver(channel2);agency.setNews("重大新闻：Java 21发布！");

2. 更灵活的实现（拉模型）

// 增强的观察者接口
public interface EnhancedObserver {void update(Subject subject);
}// 增强的主题类
public class WeatherStation implements Subject {private List<Observer> observers = new ArrayList<>();private float temperature;private float humidity;public void setMeasurements(float temp, float humidity) {this.temperature = temp;this.humidity = humidity;notifyObservers();}// getter方法public float getTemperature() { return temperature; }public float getHumidity() { return humidity; }// 其他Subject接口实现...
}// 具体观察者 - 天气显示
public class CurrentConditionsDisplay implements EnhancedObserver {public void update(Subject subject) {if (subject instanceof WeatherStation) {WeatherStation ws = (WeatherStation) subject;System.out.printf("当前温度: %.1f°C, 湿度: %.1f%%\n", ws.getTemperature(), ws.getHumidity());}}
}

四、观察者模式的应用场景

1. 事件驱动系统

// 事件管理器
public class EventManager {private Map<String, List<EventListener>> listeners = new HashMap<>();public void subscribe(String eventType, EventListener listener) {listeners.computeIfAbsent(eventType, k -> new ArrayList<>()).add(listener);}public void unsubscribe(String eventType, EventListener listener) {List<EventListener> eventListeners = listeners.get(eventType);if (eventListeners != null) {eventListeners.remove(listener);}}public void notify(String eventType, String data) {List<EventListener> eventListeners = listeners.get(eventType);if (eventListeners != null) {for (EventListener listener : eventListeners) {listener.update(data);}}}
}

2. 股票价格提醒

public class StockMarket {private Map<String, Double> prices = new HashMap<>();private List<StockObserver> observers = new ArrayList<>();public void addObserver(StockObserver o) {observers.add(o);}public void updatePrice(String symbol, double price) {prices.put(symbol, price);notifyObservers(symbol, price);}private void notifyObservers(String symbol, double price) {for (StockObserver o : observers) {o.onPriceChanged(symbol, price);}}
}public interface StockObserver {void onPriceChanged(String symbol, double price);
}

3. Reactor模式（网络事件）

public class Reactor {private List<EventHandler> handlers = new ArrayList<>();public void registerHandler(EventHandler handler) {handlers.add(handler);}public void handleEvents() {while (true) {Event event = waitForEvent();for (EventHandler h : handlers) {if (h.canHandle(event)) {h.handle(event);}}}}
}

五、观察者模式的变体

1. 使用Java内置Observable类（已废弃）

// 不推荐使用，仅作示例
public class ObservableValue extends java.util.Observable {private int value;public void setValue(int value) {this.value = value;setChanged();notifyObservers(value);}
}

2. 使用Java 9+的Flow API

import java.util.concurrent.Flow.*;public class NewsPublisher implements Publisher<String> {private SubmissionPublisher<String> publisher = new SubmissionPublisher<>();public void subscribe(Subscriber<? super String> subscriber) {publisher.subscribe(subscriber);}public void publish(String news) {publisher.submit(news);}
}public class NewsSubscriber implements Subscriber<String> {private Subscription subscription;public void onSubscribe(Subscription subscription) {this.subscription = subscription;subscription.request(1);}public void onNext(String item) {System.out.println("收到新闻: " + item);subscription.request(1);}// 其他方法实现...
}