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设计模式：观察者模式

news 2025/9/16 0:56:07

观察者模式（Observer Pattern）是一种行为设计模式，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得到通知并被自动更新。这种模式通常被用来实现事件处理系统、实时数据更新、状态监控等多种场景。

关键组件：

Subject（主题/被观察者）：它是被观察的对象，负责维护一个观察者列表，并在状态发生改变时通知所有的观察者。Subject通常会提供注册（attach）、注销（detach）观察者以及通知（notify）观察者的方法。
Observer（观察者）：它是观察主题状态变化的对象，提供一个更新自己的方法（通常称为update）。当Subject状态变化时，它会调用所有已注册的Observer的update方法。

工作流程：

注册过程：观察者向主题注册自己，表明自己对主题状态变化感兴趣。
状态改变：当主题状态发生改变时，它会自动通知所有已注册的观察者。
更新操作：每个观察者接收到通知后，根据收到的信息执行相应的操作来更新自己的状态。

优点：

松耦合：主题和观察者之间仅通过接口关联，降低了模块间的耦合度，使得两者可以独立地变化。
扩展性：可以轻松地增加新的观察者，而无需修改主题或其他现有的观察者代码。
灵活性：能够支持广播通信，即一个主题状态的改变可以通知多个观察者。

实现示例（Java）：

以下是使用Java实现观察者模式的一个简单示例。在这个例子中，我们将模拟一个天气预报系统，其中WeatherData充当被观察者（Subject），负责收集气象数据并通知观察者（Observer）——在这里是具体的显示设备，如CurrentConditionsDisplay。

1. 创建观察者接口

首先，定义一个观察者接口，声明更新方法。

import java.util.EventObject;// 观察者接口
interface Observer {void update(EventObject event);
}

2. 定义被观察者接口与具体被观察者

接下来，定义被观察者接口，包含注册、删除观察者以及通知观察者的方法。同时，实现具体的被观察者类WeatherData。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;// 被观察者接口
interface Observable {void addObserver(Observer o);void deleteObserver(Observer o);void notifyObservers();
}// 具体被观察者 - 天气数据
class WeatherData implements Observable {private List<Observer> observers;private float temperature;private float humidity;private float pressure;public WeatherData() {this.observers = new ArrayList<>();}public void measurementsChanged() {notifyObservers();}@Overridepublic void addObserver(Observer o) {observers.add(o);}@Overridepublic void deleteObserver(Observer o) {observers.remove(o);}@Overridepublic void notifyObservers() {for (Observer observer : observers) {observer.update(new WeatherEvent(this, temperature, humidity, pressure));}}// 其他方法略，如setMeasurements等用于更新数据
}

3. 创建事件对象

定义一个事件对象，用于传递给观察者。

// 事件对象
class WeatherEvent extends EventObject {private float temperature;private float humidity;private float pressure;public WeatherEvent(Object source, float temperature, float humidity, float pressure) {super(source);this.temperature = temperature;this.humidity = humidity;this.pressure = pressure;}public float getTemperature() {return temperature;}public float getHumidity() {return humidity;}public float getPressure() {return pressure;}
}

4. 实现具体观察者

定义具体的观察者类，比如显示当前天气状况的显示器。

// 具体观察者 - 显示当前天气状况
class CurrentConditionsDisplay implements Observer {private float temperature;private float humidity;@Overridepublic void update(EventObject event) {if (event instanceof WeatherEvent) {WeatherEvent weatherEvent = (WeatherEvent) event;this.temperature = weatherEvent.getTemperature();this.humidity = weatherEvent.getHumidity();display();}}public void display() {System.out.println("Current conditions: " + temperature + "F degrees and " + humidity + "% humidity");}
}

5. 客户端代码

最后，客户端代码创建被观察者和观察者实例，并模拟数据更新过程。

public class ObserverPatternDemo {public static void main(String[] args) {WeatherData weatherData = new WeatherData();CurrentConditionsDisplay currentDisplay = new CurrentConditionsDisplay();weatherData.addObserver(currentDisplay);// 模拟气象数据变化weatherData.setMeasurements(80, 65, 30.4f); // 假设这是更新数据的方法}
}

请注意，为了简洁起见，示例中省略了某些方法的实现细节，如setMeasurements方法，实际应用中应确保在数据更新时调用measurementsChanged方法来通知观察者。