【设计模式】观察者模式

观察者模式（Observer Pattern）

观察者模式是一种行为设计模式，它定义了一种一对多的依赖关系，使得多个观察者对象能够监听并响应某个主题对象（被观察者）的状态变化。当主题对象的状态发生变化时，所有注册的观察者对象都会自动收到通知并执行相应的更新操作。

一、观察者模式的定义

观察者模式的核心思想是将观察者（Observer）和被观察者（Subject）解耦，使得观察者可以独立于被观察者进行变化。这种模式特别适用于事件驱动的系统，其中对象之间的交互基于事件的发布和订阅机制。

二、观察者模式的结构

观察者模式主要包含以下几个角色：

• 主题（Subject）：

• 定义了观察者可以注册和注销的接口。

• 维护一个观察者列表，用于存储所有注册的观察者对象。

• 提供通知机制，当主题的状态发生变化时，通知所有注册的观察者。

• 具体主题（ConcreteSubject）：

• 实现主题接口，维护具体的状态信息。

• 当状态发生变化时，调用通知方法，通知所有注册的观察者。

• 观察者（Observer）：

• 定义了观察者需要实现的接口，通常包含一个update方法，用于接收主题的通知。

• 具体观察者（ConcreteObserver）：

• 实现观察者接口，具体实现update方法，以响应主题的通知。

三、观察者模式的实现

以下是一个简单的实现示例：

1.观察者接口

public interface Observer {void update(String message);
}

2.具体观察者类

public class ConcreteObserver implements Observer {private String name;public ConcreteObserver(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void update(String message) {System.out.println(name + " received message: " + message);}
}

3.主题接口

import java.util.List;public interface Subject {void registerObserver(Observer observer);void unregisterObserver(Observer observer);void notifyObservers();
}

4.具体主题类

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class ConcreteSubject implements Subject {private List<Observer> observers = new ArrayList<>();private String state;@Overridepublic void registerObserver(Observer observer) {observers.add(observer);}@Overridepublic void unregisterObserver(Observer observer) {observers.remove(observer);}@Overridepublic void notifyObservers() {for (Observer observer : observers) {observer.update(state);}}public void setState(String state) {this.state = state;notifyObservers();}
}

5.客户端代码

public class ObserverPatternDemo {public static void main(String[] args) {// 创建具体主题ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();// 创建具体观察者Observer observer1 = new ConcreteObserver("Observer 1");Observer observer2 = new ConcreteObserver("Observer 2");// 注册观察者subject.registerObserver(observer1);subject.registerObserver(observer2);// 改变主题状态subject.setState("State 1");// 注销一个观察者subject.unregisterObserver(observer1);// 改变主题状态subject.setState("State 2");}
}

四、运行效果

运行上述代码后，输出如下：

Observer 1 received message: State 1
Observer 2 received message: State 1
Observer 2 received message: State 2

五、观察者模式的优点

• 低耦合性：

• 观察者和被观察者之间是松耦合的，观察者无需了解被观察者的具体实现细节。

• 扩展性：

• 可以动态地增加或减少观察者，而无需修改被观察者的代码。

• 事件驱动：

• 适用于事件驱动的系统，能够有效地实现事件的发布和订阅机制。

六、观察者模式的缺点

• 性能问题：

• 如果观察者数量过多，通知操作可能会变得缓慢，影响性能。

• 顺序问题：

• 观察者接收通知的顺序可能不确定，这在某些情况下可能会导致问题。

• 循环依赖：

• 如果观察者和被观察者之间存在循环依赖，可能会导致死循环。

七、观察者模式的应用场景

• 事件驱动系统：

• 在事件驱动的系统中，观察者模式可以用于实现事件的发布和订阅机制。

• 用户界面：

• 在用户界面中，观察者模式可以用于实现组件之间的交互，例如按钮点击事件。

• 消息传递：

• 在消息传递系统中，观察者模式可以用于实现消息的发布和订阅。

八、总结

观察者模式是一种非常实用的设计模式，通过定义一对多的依赖关系，使得多个观察者能够监听并响应某个主题的状态变化。通过合理使用观察者模式，可以实现低耦合、高扩展性的系统设计，特别适用于事件驱动的系统。

static class Solution_20250529213945_62384c7db8c842acb9ea7ac804ca8ac9 {static public interface Observer {void update(String message);}static public class ConcreteObserver implements Observer {private String name;public ConcreteObserver(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void update(String message) {System.out.println(name + " received message: " + message);}}static public interface Subject {void registerObserver(Observer observer);void unregisterObserver(Observer observer);void notifyObservers();}static public class ConcreteSubject implements Subject {private List<Observer> observers = new ArrayList<>();private String state;@Overridepublic void registerObserver(Observer observer) {observers.add(observer);}@Overridepublic void unregisterObserver(Observer observer) {observers.remove(observer);}@Overridepublic void notifyObservers() {for (Observer observer : observers) {observer.update(state);}}public void setState(String state) {this.state = state;notifyObservers();}}public static void main(String[] args) {// 创建具体主题ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();// 创建具体观察者Observer observer1 = new ConcreteObserver("Observer 1");Observer observer2 = new ConcreteObserver("Observer 2");// 注册观察者subject.registerObserver(observer1);subject.registerObserver(observer2);// 改变主题状态subject.setState("State 1");// 注销一个观察者subject.unregisterObserver(observer1);// 改变主题状态subject.setState("State 2");}}