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这就是观察者模式

观察者模式是软件设计模式中的一种,使用也比较普遍,尤其是在GUI编程中。关于设计模式的文章,网络上写的都比较多,而且很多文章写的也不错,虽然说有一种重复早轮子的嫌疑,但此轮子非彼轮子,侧重点不同,思路也不同,讲述方式也不近相同。

定义

关于定义,最准确的莫过于Head First设计模式中写到的。

观察者模式定义了一个一对多的依赖关系,让一个或多个观察者对象监听一个主题对象。这样一来,当被观察者状态发生改变时,需要通知相应的观察者,使这些观察者对象能够自动更新。

关键要素

主题

主题是观察者观察的对象,一个主题必须具备下面三个特征。

  • 持有监听的观察者的引用
  • 支持增加和删除观察者
  • 主题状态改变,通知观察者

观察者

当主题发生变化,收到通知进行具体的处理是观察者必须具备的特征。

为什么要用这种模式

这里举一个例子来说明,牛奶送奶站就是主题,订奶客户为监听者,客户从送奶站订阅牛奶后,会每天收到牛奶。如果客户不想订阅了,可以取消,以后就不会收到牛奶。

松耦合

  • 观察者增加或删除无需修改主题的代码,只需调用主题对应的增加或者删除的方法即可。
  • 主题只负责通知观察者,但无需了解观察者如何处理通知。举个例子,送奶站只负责送递牛奶,不关心客户是喝掉还是洗脸。
  • 观察者只需等待主题通知,无需观察主题相关的细节。还是那个例子,客户只需关心送奶站送到牛奶,不关心牛奶由哪个快递人员,使用何种交通工具送达。

通知不错过

由于被动接受,正常情况下不会错过主题的改变通知。而主动获取的话,由于时机选取问题,可能导致错过某些状态。

Java实现

Java中有观察者模式使用的API

  • java.util.Observable 这是一个类,而非接口,主题需要继承这个类。
  • java.util.Observer 这是一个接口,监听者需要实现这个接口。

示例代码

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import java.util.Observable;
import java.util.Observer;
public class MainRoot {
  public static void main(String[] args) {
      Observer consumer = new Consumer();
      MilkProvider provider = new MilkProvider();
      provider.addObserver(consumer);
      provider.milkProduced();
  }
  
  static class MilkProvider extends Observable {
      public void milkProduced() {
          setChanged();//状态改变,必须调用
          notifyObservers();
      }
  }
  
  static class Consumer implements Observer {
      @Override
      public void update(Observable arg0, Object arg1) {
          System.out.println("Consumer update..." + arg0 + ";arg1=" + arg1);
      }
  }
}

上述代码完成了

  • 将consumer加入主题provider的观察者行列
  • provider设置状态变化,通知持有的观察者
  • 观察者consumer收到通知,打印日志处理

setChanged为何物

其实上述代码中存在这样一处代码setChanged();,如果在通知之前没有调用这个方法,观察者是收不到通知的,这是为什么呢

这里我们看一下setChanged的源码

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protected synchronized void setChanged() {
    changed = true;
}

很简单,然后找一下谁使用changed这个值

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public synchronized boolean hasChanged() {
    return changed;
}

notifyObservers的代码

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public void notifyObservers(Object data) {
    int size = 0;
    Observer[] arrays = null;
    synchronized (this) {
      if (hasChanged()) {
          clearChanged();
          size = observers.size();
          arrays = new Observer[size];
          observers.toArray(arrays);
      }
    }
    if (arrays != null) {
      for (Observer observer : arrays) {
          observer.update(this, data);
        }
    }
}

但是为什么要加入这样一个开关呢?可能原因大致有三点

1.筛选有效通知,只有有效通知可以调用setChanged。比如,我的微信朋友圈一条状态,好友A点赞,后续该状态的点赞和评论并不是每条都通知A,只有A的好友触发的操作才会通知A。

2.便于撤销通知操作,在主题中,我们可以设置很多次setChanged,但是在最后由于某种原因需要取消通知,我们可以使用clearChanged轻松解决问题。

3.主动权控制,由于setChanged为protected,而notifyObservers方法为public,这就导致存在外部随意调用notifyObservers的可能,但是外部无法调用setChanged,因此真正的控制权应该在主题这里。

主动获取

观察者模式即所谓的推送方式,然而推送并非完美无缺。比如主题变化会推送大量的数据,而其中的一些观察者只需要某项数据,此时观察者就需要在具体实现中花费时间筛选数据。

这确实是个问题,想要解决也不难,需要主题为某些数据提供getter方法,观察者只需调用getter取数据处理即可。

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  static class MilkProvider extends Observable {
    public void milkProduced() {
      setChanged();//状态改变,必须调用
      notifyObservers();
    }

    public float getPrice() {
      return 2.5f;
    }
  }

  static class Consumer implements Observer {
    @Override
    public void update(Observable arg0, Object arg1) {
        MilkProvider provider = (MilkProvider)arg0;
        System.out.println("milk price =" + provider.getPrice());
    }
  }

不足与隐患

主要的问题表现在内存管理上,主要由以下两点

  • 主题持有观察者的引用,如果未正常处理从主题中删除观察者,会导致观察者无法被回收。
  • 如果观察者具体实现代码有问题,会导致主题和观察者对象形成循环引用,在某些采用引用计数的垃圾回收器可能导致无法回收。

书山有路


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