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观察者模式：构建响应式系统的基石

news 来源：原创 2024/9/21 22:54:13

在软件开发中，我们经常需要处理对象之间的通信问题，特别是在用户界面设计和事件驱动编程中。观察者模式（Observer Pattern）是一种行为设计模式，它允许一个对象（称为主题或被观察者）在其状态发生变化时通知所有注册的观察者对象，而无需知道这些观察者是谁。这种模式促进了松耦合的设计，提高了系统的灵活性和可扩展性。

什么是观察者模式？

观察者模式定义了对象之间的一对多依赖关系，以便当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。这种模式通常用于实现发布/订阅机制，其中发布者（主题）广播消息，而订阅者（观察者）接收并响应这些消息。

观察者模式的组成部分

Subject（主题）：也被称为被观察者，负责维护观察者的列表，并在自身的状态发生变化时通知观察者。
Observer（观察者）：订阅主题的更新，实现一个更新方法，在收到主题的通知时进行相应的操作。

使用场景

观察者模式适用于以下情况：

当一个抽象模型有两个方面，其中一个依赖于另一个，例如，图形视图和数据模型。
当对一个对象的修改需要同时改变其他对象，而不知道具体有多少对象。
当一个对象必须通知其他对象，但并不知道这些对象是谁。

实现示例

下面是一个简单的Java实现，展示了一个天气数据收集站和多个显示设备之间的通信。

1import java.util.ArrayList;
2import java.util.List;
3
4// 定义观察者接口
5interface Observer {
6    void update(float temp, float humidity, float pressure);
7}
8
9// 主题类
10class WeatherData implements Subject {
11    private List<Observer> observers;
12    private float temperature;
13    private float humidity;
14    private float pressure;
15
16    public WeatherData() {
17        observers = new ArrayList<>();
18    }
19
20    public void registerObserver(Observer o) {
21        observers.add(o);
22    }
23
24    public void removeObserver(Observer o) {
25        int i = observers.indexOf(o);
26        if (i >= 0) {
27            observers.remove(i);
28        }
29    }
30
31    public void notifyObservers() {
32        for (Observer observer : observers) {
33            observer.update(temperature, humidity, pressure);
34        }
35    }
36
37    public void measurementsChanged() {
38        notifyObservers();
39    }
40
41    public void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure) {
42        this.temperature = temperature;
43        this.humidity = humidity;
44        this.pressure = pressure;
45        measurementsChanged();
46    }
47}
48
49// 观察者类
50class CurrentConditionsDisplay implements Observer {
51    private float temperature;
52    private float humidity;
53    private WeatherData weatherData;
54
55    public CurrentConditionsDisplay(WeatherData weatherData) {
56        this.weatherData = weatherData;
57        weatherData.registerObserver(this);
58    }
59
60    @Override
61    public void update(float temp, float humidity, float pressure) {
62        this.temperature = temp;
63        this.humidity = humidity;
64        display();
65    }
66
67    public void display() {
68        System.out.println("Current conditions: " + temperature
69                + "F degrees and " + humidity + "% humidity");
70    }
71}

在这个例子中，WeatherData作为主题，负责维护一个观察者列表，并在测量数据变化时通知所有的观察者。CurrentConditionsDisplay是一个观察者，它订阅了天气数据，并在数据更新时更新自己的显示。