【设计模式-行为型】观察者模式

一、什么是观察者模式

        说起观察者模式，不得不说一位观察者模式的高级应用者，朱元璋。不知道大家有没有看过胡军演的电视剧《朱元璋》。这部剧背景是元朝末年，天下大乱，朱元璋自幼父母双亡，沦为乞丐，后遁入空门，最终加入义军，南征北战，一步步登上历史舞台。剧中对朱元璋的刻画非常细腻，展现了他从底层一步步走向权力巅峰的过程。

        在剧中，朱元璋为了巩固皇权，设立了锦衣卫。这一情节反映了朱元璋对权力的绝对掌控和对潜在威胁的高度警惕。其中有一个电影情结，让我记忆深刻：

监视闲赋在家的刘伯温 -------情节还原

1. 刘伯温罢官回乡：朱元璋在经历了杨宪事件后变得更加多疑，开始怀疑刘伯温及其他官员。为了加强对官员的监控，朱元璋密令二虎组建了一支秘密队伍，命名为“锦衣卫”，专门监视所有皇孙臣子。刘伯温因与朱元璋政见不合，被朱元璋拒见并逐渐被孤立。刘伯温意识到朱元璋可能随时会治他的罪，于是提前写好了遗嘱。

2. 归乡途中被监视：刘伯温在归乡途中被锦衣卫检校吴风半路拦截，奉命护送他回青田老家。刘伯温这才断定朱元璋可能要对他不利。在护送过程中，吴风等人虽然表面上照顾刘伯温父子的起居，但实际上一直在监视他们的行动和对话。刘伯温等待着吴风的诛杀，但直到抵达青田老家，吴风也没有动手，这让刘伯温感到非常诧异。

3. 后续发展：朱元璋不断赏赐刘伯温，试图通过这种方式让刘伯温回京。刘伯温最终决定回京，但吴风再次出现，奉命护送他返回京城。

        这一情节生动地体现了观察者模式的核心逻辑：通过“观察者”（锦衣卫）监视“被观察对象”（刘伯温），并将情报汇报给“主题”（朱元璋）。这种模式不仅巩固了朱元璋的皇权，还通过动态监控和及时反应，确保了明朝初年的政治稳定。基于上面的例子，我们来解释一下什么是观察者模式：观察者模式是一种行为型设计模式，它通过定义对象之间的依赖关系，使得当一个对象（主题）的状态发生变化时，所有依赖于它的对象（观察者）都会自动得到通知并更新。这种模式非常适合用于“一对多”的依赖关系，其中一个对象的状态变化需要通知多个其他对象。

二、为什么用观察者模式

        通过这个例子来说明一下为什么要使用观察者模式呢（朱元璋为啥使用锦衣卫）

1. 解耦合：观察者模式使得主题和被观察对象之间松耦合，主题不需要直接与被观察对象互动，而是通过观察者获取信息。朱元璋（主题）不需要直接与刘伯温（被观察对象）互动，而是通过锦衣卫（观察者）来获取信息。这种间接的监控方式使得朱元璋和刘伯温之间保持了松耦合关系。朱元璋不需要了解刘伯温的具体行动细节，只需要通过锦衣卫获取关键信息，从而减少了直接干预带来的风险。

2. 动态监控：观察者模式支持动态监控，主题可以实时获取被观察对象的状态变化，并及时做出反应。朱元璋需要实时掌握刘伯温的动态，以便在必要时采取行动。通过锦衣卫的监视，朱元璋可以在刘伯温有任何异常行为时迅速做出反应，确保皇权的稳固。

3. 集中管理：观察者模式通过统一的接口管理多个观察者，使得主题能够集中管理所有观察者的行为。这提高了系统的整体协调性和一致性。朱元璋通过锦衣卫统一管理对刘伯温的监视，确保所有信息都能集中汇报到他这里。这种集中管理的方式使得朱元璋能够全面掌握局势，避免信息碎片化，从而更好地做出决策。

4. 扩展性：观察者模式允许动态地添加或删除观察者，而不需要修改主题的代码。这使得系统在运行时可以根据需要灵活调整监控范围和方式。朱元璋还可以添加监控对象胡惟庸，后续剧情。

5. 广播通信：观察者模式支持一对多的广播通信机制，当主题的状态发生变化时，所有观察者都会收到通知。这使得系统能够高效地传递信息，减少重复劳动。指令统一由朱元璋下达，广播给锦衣卫。

三、观察者模式示例

3.1 锦衣卫Demo

        下面让我们来用代码还原一下场景：

1. 定义锦衣卫行为（接收任务，反馈监听信息）

   public interface Observer {void receiveTask(String taskDescription); // 接收监听任务void reportBack(String report); // 向朱元璋反馈信息
   }

2. 定义主题类朱元璋的行为

   
   import java.util.List;public interface Subject {void assignTask(String taskDescription); // 下达监听任务void receiveReport(String report); // 接收反馈
   }

3. 定义具体主题类朱元璋

   import java.util.ArrayList;
   import java.util.List;public class ZhuYuanZhang implements Subject {private List<Observer> observers = new ArrayList<>();@Overridepublic void assignTask(String taskDescription) {System.out.println("朱元璋下达监听任务：" + taskDescription);for (Observer observer : observers) {observer.receiveTask(taskDescription);}}@Overridepublic void receiveReport(String report) {System.out.println("朱元璋收到反馈：" + report);}public void registerObserver(Observer observer) {observers.add(observer);}public void removeObserver(Observer observer) {observers.remove(observer);}
   }

4. 定义具体实行监听示例锦衣卫（二虎小弟）：锦衣卫作为观察者，负责监视刘伯温的行动，并向朱元璋汇报。

   public class JinyiWei implements Observer {private String name;private Subject zhuYuanZhang;public JinyiWei(String name, Subject zhuYuanZhang) {this.name = name;this.zhuYuanZhang = zhuYuanZhang;}@Overridepublic void receiveTask(String taskDescription) {System.out.println(name + " 接收到任务：" + taskDescription);// 模拟监听过程String report = performMonitoring(taskDescription);// 向朱元璋反馈信息reportBack(report);}@Overridepublic void reportBack(String report) {zhuYuanZhang.receiveReport(report);}private String performMonitoring(String taskDescription) {// 模拟监听过程return "监听结果：刘伯温 " + taskDescription;}
   }

5. 开始监听刘伯温

   public class Main {public static void main(String[] args) {// 创建朱元璋（主题）Subject zhuYuanZhang = new ZhuYuanZhang();// 创建锦衣卫（观察者）Observer jinyiWei1 = new JinyiWei("锦衣卫 A", zhuYuanZhang);Observer jinyiWei2 = new JinyiWei("锦衣卫 B", zhuYuanZhang);// 注册锦衣卫zhuYuanZhang.registerObserver(jinyiWei1);zhuYuanZhang.registerObserver(jinyiWei2);// 朱元璋下达监听任务zhuYuanZhang.assignTask("监视刘伯温在青田老家的行动");zhuYuanZhang.assignTask("监视刘伯温准备回京的行动");// 移除一个锦衣卫zhuYuanZhang.removeObserver(jinyiWei1);// 再次下达监听任务zhuYuanZhang.assignTask("监视刘伯温抵达京城后的行动");}
   }//
   朱元璋下达监听任务：监视刘伯温在青田老家的行动
   锦衣卫 A 接收到任务：监视刘伯温在青田老家的行动
   锦衣卫 B 接收到任务：监视刘伯温在青田老家的行动
   朱元璋收到反馈：监听结果：刘伯温 在青田老家与旧部密谈
   朱元璋收到反馈：监听结果：刘伯温 在青田老家与旧部密谈
   朱元璋下达监听任务：监视刘伯温准备回京的行动
   锦衣卫 A 接收到任务：监视刘伯温准备回京的行动
   锦衣卫 B 接收到任务：监视刘伯温准备回京的行动
   朱元璋收到反馈：监听结果：刘伯温 准备回京，行动异常
   朱元璋收到反馈：监听结果：刘伯温 准备回京，行动异常
   朱元璋下达监听任务：监视刘伯温抵达京城后的行动
   锦衣卫 B 接收到任务：监视刘伯温抵达京城后的行动
   朱元璋收到反馈：监听结果：刘伯温 抵达京城后与胡惟庸密会

3.2 Spring 事件机制与消息队列（MQ）的观察者模式

        在实际应用中，我们一般不自己实现观察者模式，多数使用到的是Spring 事件机制和消息队列（MQ）。

3.2.1 Spring 中观察者模式的四个角色

1. 事件（Event）：

   • 定义：ApplicationEvent 是所有事件对象的父类，继承自 JDK 的 EventObject。

   • 作用：所有自定义事件都需要继承 ApplicationEvent，并通过 getSource() 方法获取事件源。

   • 内置事件：Spring 提供了多种内置事件，如 ContextRefreshedEvent、ContextStartedEvent、ContextStoppedEvent、ContextClosedEvent 和 RequestHandledEvent。

2. 事件监听器（Listener）：

   • 定义：ApplicationListener 是事件监听器接口，继承自 JDK 的 EventListener。

   • 作用：监听器通过实现 onApplicationEvent(ApplicationEvent event) 方法来处理事件。当事件发生时，Spring 会调用此方法。

   • 实现方式：可以通过实现 ApplicationListener 接口或使用 @EventListener 注解来定义监听器。

3. 事件源（Event Source）：

   • 定义：ApplicationContext 是 Spring 的核心容器，也是事件的发布者。

   • 作用：ApplicationContext 继承自 ApplicationEventPublisher，通过 publishEvent(Object event) 方法发布事件。

   • 发布方式：事件可以由任何组件通过调用 ApplicationContext 的 publishEvent 方法发布。

4. 事件管理器（Event Multicaster）：

   • 定义：ApplicationEventMulticaster 是事件管理器，负责事件监听器的注册和事件的广播。

   • 作用：当 ApplicationContext 发布事件时，ApplicationEventMulticaster 负责将事件广播给所有注册的监听器。

   • 注册方式：监听器可以通过注解（如 @EventListener）或通过实现 ApplicationListener 接口并注册到 ApplicationContext 中。

3.2.2 Spring事件与MQ的对比

场景	Spring 事件机制	消息队列（MQ）
单体应用内部事件传递	✅ 适合，低延迟	❌ 过于复杂，性能未必优于直接调用
分布式系统通信	❌ 需额外实现跨容器事件传递	✅ 天然支持分布式，适合跨系统通信
高可靠性场景	❌ 容器故障可能导致事件丢失	✅ 提供持久化和重试机制，确保消息不丢失
大规模并发消息处理	❌ 不支持高并发场景	✅ 专为高并发设计，支持海量消息传递
事务一致性要求高的场景	❌ 无原生事务支持，需手动处理	✅ 提供事务机制（如 Kafka 事务 API）
消息顺序严格要求的场景	❌ 无顺序性保障	✅ 支持消息顺序（如 Kafka 分区内消息有序）