Java设计模式 | 观察者模式解析与实战

2023-05-16

概述

观察者模式是一个使用率非常高的模式，
它最常用的地方是 GUI 系统、订阅——发布系统。
这个模式的一个重要作用就是解耦，
将被观察者和观察者解耦，
使得它们之间的依赖性更小，甚至做到毫无依赖。
以GUI系统来说，应用的UI具有易变性，
尤其是前期随着业务的改变或者产品的需求修改，
应用界面也会经常性变化，但是业务逻辑基本变化不大，
此时，GUI系统需要一套机制来应对这种情况，
使得UI层与具体的业务逻辑解耦，观察者模式此时就派上用场了。

！！！
因为观察者仅负责调度被观察者的更新方法，
并提供一个业务数据给被观察者；
被观察者具体实现更新方法【可以实现UI、数据更新】，
其更新方法具体实现的内容与观察者的业务逻辑基本毫无依赖！

定义

定义对象间一种一对多的依赖关系，
使得每当一个对象改变状态，
则所有依赖于它的对象都会得到通知并被自动更新。

使用场景

●关联行为场景，需要注意的是，关联行为是可拆分的，而不是“组合”关系；
●事件多级触发场景；
●跨系统的消息交换场景，如消息队列、事件总线的处理机制。

UML类图

●Subject：抽象主题，也就是被观察（Observable）的角色，抽象主题角色把所有观察者对象的引用保存在一个集合里，每个主题都可以有任意数量的观察者，抽象主题提供一个接口，可以增加和删除观察者对象。
●ConcreteSubject：具体主题，该角色将有关状态存入具体观察者对象，在具体主题的内部状态发生改变时，给所有注册过的观察者发出通知，具体主题角色又叫做具体被观察者（Concrete Observable）角色。
●Observer：抽象观察者，该角色是观察者的抽象类，它定义了一个更新接口，使得在得到主题的更改通知时更新自己。

观察者模式实现思路总结

观察者接口准备更新（数据或UI的）方法；
被观察者接口准备三个抽象方法；

观察者实现类具体实现更新逻辑，可以有参数，参数为更新需要的数据；

被观察者实现类准备一个观察者List以及实现三个方法：
1.观察者注册方法：
参数为某观察者，功能是把观察者参数加到观察者List中；
2.注销观察者方法：
参数为某观察者，功能是把观察者参数从观察者List中移除；
3.通知观察者方法：无参数或者把需要通知的数据作为参数，
功能是遍历所有已注册的观察者，
即遍历注册添加到观察者List中的观察者，逐个调用List中所有观察者的更新方法；即一次性更新所有已注册的观察者！

使用时，
实例化一个被观察者和若干个观察者，
将所有观察者注册到被观察者处，
调用被观察者的通知方法，一次性更新所有已注册的观察者！

案例

来自 Android | TCP的C（Java|Android）/S（Java）通信实战经典聊天室案例（文末附本案例代码实现概述、观察者模式实现小结）

准备一个消息队列，
每一个Client发送过来的消息，
都会被加入到队列当中去，
队列中默认有一个子线程，
专门从队列中，死循环，不断去取数据（取出队列的队头），
取到数据就做相关处理，比如分发给其他的socket；

/**
 * <pre>
 *     desc   :每一个Client发送过来的消息，
 *             都会被加入到队列当中去，
 *             队列中默认有一个子线程，
 *             专门从队列中，死循环，不断去取数据，
 *             取到数据就做相关处理，比如分发给其他的socket；
 * </pre>
 */
public class MsgPool {

    private static MsgPool mInstance = new MsgPool();

    /*
        这里默认消息是String类型，
        或者可以自行封装一个Model 类，存储更详细的信息

        block n.块； 街区；障碍物，阻碍
        顾名思义，这是一个阻塞的队列，当有消息过来时，就把消息发送给这个队列，
        这边会起一个线程专门从队列里面去取消息，
        如果队列中没有消息，就会阻塞在原地
     */
    private LinkedBlockingQueue<String> mQueue = new LinkedBlockingQueue<>();

    public static MsgPool getInstance() {
        return mInstance;
    }

    private MsgPool() {
    }

    //这是一个阻塞的队列，
    // 当有消息过来时，即客户端接收到消息时，
    // 就把消息发送（添加）到这个队列中
    //现在所有的客户端都可以发送消息到这个队列中
    public void sendMsg(String msg) {
        try {
            mQueue.put(msg);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

    //要一早就调用本方法，
    // 启动这个读取消息的线程，在后台不断运行
    public void start() {
        //开启一个线程去读队列的数据
        new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                //无限循环读取信息
                while (true) {
                    try {
                        //取出并移除队头；没有消息时，take()是阻塞的
                        String msg = mQueue.take();
                        notifyMsgComing(msg);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }.start();
    }

    //被观察者方法，遍历所有已注册的观察者，一次性通知更新
    private void notifyMsgComing(String msg) {
        for (MsgComingListener listener : mListeners) {
            listener.onMsgComing(msg);
        }
    }

    //观察者接口
    public interface MsgComingListener {
        void onMsgComing(String msg);//更新方法
    }

    //被观察者，存放观察者
    private List<MsgComingListener> mListeners = new ArrayList<>();

    //被观察者方法，添加观察者到列表
    public void addMsgComingListener(MsgComingListener listener) {
        mListeners.add(listener);
    }
}

案例小结：
所有的客户端都可发送消息到队列中，
然后所有的客户端都在等待
消息队列的消息新增（mQueue.put()）这个时刻，
消息队列一新增消息，
即一接收到某个客户端发送过来消息（mQueue.put()），
则消息都会一次性转发给所有客户端，
所以这里涉及到一个观察者设计模式，
消息队列（MsgPool）或消息（Msg）是被观察者，
所有客户端处理线程（ClientTask）都是观察者

参考：

《Android源码设计模式解析与实战》
慕课网

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