观察者模式

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气象监测应用

假设我们有来自气象站的数据，我们需要设计一个程序将这些气象数据显示在3个不同的公告板上，当气象站的数据更新时，公告板上的数据也要随着更新。我们应该怎样设计这个类呢？

我们需要一个measurementsChanged方法，当气象站的数据变化时，能够调用这个方法，通知系统数据发生变更，然后更新公告板。我们可以有如下的设计

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class WeatherData {
    ...
    public void measurementsChanged() {
        float temp = getTemperature();
        float humidity = getHumidity();
        float pressure = getPressure();

        currentConditionsDisplay.update(temp, humidity, pressure);
        statisticsDisplay.update(temp, humidity, pressure);
        forecastDisplay.update(temp, humidity, pressure);
    }
    ...
}

这个设计有什么问题呢？

首先没有遵守之前的原则，它把变化的部分和不变化的部分放在了一起，其次上面是针对实现编程，而不是针对接口编程。
同时当我们要添加数据或者增加公告板时，就要对这个进行改动，这不符合对扩展开放，对修改关闭的原则。因此这种的做法是不合适的。

因此我们引入观察者模式，这个模式实际就是报纸订阅的模式，也就是说只有当我们订阅了消息，数据变化时，才会通知订阅者。

观察者模式

定义了对象之间的一对多依赖，这样一来，当一个对象的状态发生变化时，它的所有的依赖者都会收到通知并自动更新

根据针对接口编程的知道思想，我们首先定义我们的Subject以及Observer接口

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public interface Subject {
    public void registerObserver(Observer o);
    public void removeObserver(Observer o);
    public void notifyObserver();
}

public interface Observer {
    public void update(float temp, float humidity, float pressure);
}

订阅接口主要定义了三个方法，一个是注册，一个是解注册，一个是通知。
而Observer接口则只有一个update方法，用于更新数据
然后我们在定义一个display接口，用于展示数据

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public interface DisplayElement {
    public void display();
}

然后我们需要实现一个weatherData类，这个类要实现subject接口，因为这个类要实现数据变更通知的功能

首先定义了4个成员：
private ArrayList observers 用于表示我们有多少个需要通知的对象
另外的3个是我们WeatherData本身就应该有的业务属性数据

我们要实现接口的三个函数，分别是订阅，通知以及解订阅。而通知是在数据变更以后才能进行的。

而数据变动的measurementChanged函数在什么时候调用呢？就是在我们实际更新数据的时候。

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import java.util.ArrayList;

public class WeatherData implements Subject {
    private ArrayList observers;
    private float temperature;
    private float humidity;
    private float pressure;

    public WeatherData() {
        observers = new ArrayList();
    }

    public void registerObserver(Observer o) {
        observers.add(o);
    }

    public void notifyObserver() {
        for (int i = 0; i < observers.size(); i++) {
            Observer observer = (Observer) observers.get(i);
            observer.update(temperature, humidity, pressure);
        }
    }

    public void removeObserver(Observer o) {
        int i = observers.indexOf(o);
        if (i >= 0) {
            observers.remove(i);
        }
    }

    public void measurementChanged() {
        notifyObserver();
    }

    public void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure) {
        this.temperature = temperature;
        this.humidity = humidity;
        this.pressure = pressure;
        measurementChanged();
    }
}

定义好了subject，下步就需要设置一个observer，observer实际上就是我们的公告板，它需要实现Observer接口以及Displayment接口。在这个CurrentConditionDisplay类中我们定义了它的私有成员，这里面包含了它关心的业务数据temperature以及humidity。然后还定义了一个weatherData，这个是为了调用注册方法registerObserver的，这样我们就能够把订阅者注册到Subject里面了。

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public class CurrentConditionDisplay implements Observer, DisplayElement {
    private float temperature;
    private float humidity;
    private Subject weatherData;

    public CurrentConditionDisplay(Subject weatherData) {
        this.weatherData = weatherData;
        weatherData.registerObserver(this);
    }

    public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {
        this.temperature = temperature;
        this.humidity = humidity;
        display();
    }

    public void display() {
        System.out.println("Current conditions: " + temperature + "F degrees and " + humidity + "% humidity");
    }
}

当我们需要更多的公告板时，可以用相同的方法创建相应的类，它们都需要实现Observer接口以及Displayment接口。

测试代码如下：

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public class WeatherDataDemo {
    public static void main(String[] args) {
        WeatherData weatherData = new WeatherData();

        CurrentConditionDisplay currentConditionDisplay = new CurrentConditionDisplay(weatherData);

        weatherData.setMeasurements(80, 65, 30.4f);
        weatherData.setMeasurements(82, 70, 31.4f);
        weatherData.setMeasurements(78, 90, 32.4f);
    }
}

上面的代码的类图如下所示：
weatherDataDP

代码归档位置：

https://github.com/changyuanchn/DesignPattern/tree/main/src/com/changyuan/observerPattern

java内置库实现

上面是我们根据观察者模式的原理的实现代码，在java库中已经有了内置的观察者模式的实现，我们可以直接使用。具体可以参加代码示例：
https://github.com/changyuanchn/DesignPattern/tree/main/src/com/changyuan/subjectDemo

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