JAVA设计模式18：观察者模式，建立了一对多的依赖关系

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一、什么是观察者模式

观察者模式（Observer Pattern）是一种行为型设计模式，它建立了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听一个被观察者对象的状态变化，当被观察者对象的状态发生变化时，会自动通知所有观察者对象进行相应的更新操作。

观察者模式也被称为发布-订阅（Publish-Subscribe）模式。

在观察者模式中，有

个核心角色。

Subject（被观察者）：它是一个抽象类或接口，定义了被观察者对象的基本操作，包括添加、删除和通知观察者的方法。
ConcreteSubject（具体被观察者）：它是被观察者的具体实现，维护被观察者的状态，并在状态发生变化时通知所有观察者。
Observer（观察者）：它是一个抽象类或接口，定义了观察者对象的基本操作，包括更新方法。
ConcreteObserver（具体观察者）：它是观察者的具体实现，实现了观察者的更新方法，以便在接收到被观察者的通知时进行相应的操作。

观察者模式的核心思想是将观察者和被观察者解耦，使它们之间的依赖关系松散，从而实现对象间的松耦合。观察者模式能够在不改变被观察者和观察者之间的代码的情况下，动态地添加和删除观察者，从而提高了系统的灵活性和可扩展性。它常被用于事件处理、消息推送、GUI编程等场景。

二、观察者模式实例

下面是一个简单的 Java 代码示例，演示了观察者模式的实现，请同学们复制到本地执行。

代码语言：javascript复制

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

// 被观察者接口
interface Subject {
    void registerObserver(Observer observer);
    void removeObserver(Observer observer);
    void notifyObservers();
}

// 具体的被观察者
class ConcreteSubject implements Subject {
    private List<Observer> observers = new ArrayList<>();
    private String message;
    
    @Override
    public void registerObserver(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }
    
    @Override
    public void removeObserver(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }
    
    @Override
    public void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(message);
        }
    }
    
    public void setMessage(String message) {
        this.message = message;
        notifyObservers();
    }
}

// 观察者接口
interface Observer {
    void update(String message);
}

// 具体的观察者
class ConcreteObserver implements Observer {
    private String name;
    
    public ConcreteObserver(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    @Override
    public void update(String message) {
        System.out.println(name   " 收到消息："   message);
    }
}

public class ObserverPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();
        
        ConcreteObserver observer1 = new ConcreteObserver("观察者1");
        ConcreteObserver observer2 = new ConcreteObserver("观察者2");
        
        subject.registerObserver(observer1);
        subject.registerObserver(observer2);
        
        subject.setMessage("Hello World!");
        
        subject.removeObserver(observer1);
        
        subject.setMessage("How are you?");
    }
}

在上述示例中，ConcreteSubject 是具体的被观察者，实现了 Subject 接口，它维护了一个观察者列表，并实现了注册、删除和通知观察者的方法。

ConcreteObserver 是具体的观察者，实现了 Observer 接口。它定义了更新方法，当收到被观察者的通知时，会执行相应的操作。

在 ObserverPatternDemo 类中，我们创建了一个具体的被观察者对象 subject，以及两个具体的观察者对象 observer1 和 observer2。我们通过调用 registerObserver 方法将观察者添加到被观察者的列表中。然后，我们调用 setMessage 方法来设置被观察者的消息，从而触发通知操作。

最后，我们通过调用 removeObserver 方法将一个观察者从被观察者的列表中移除，再次调用 setMessage 方法来触发通知操作。运行代码，可以看到观察者收到了相应的消息。

三、观察者模式的应用场景

观察者模式在许多应用程序中都有广泛的应用，以下是观察者模式常见的应用场景，请同学们认真学习。

GUI编程：在图形用户界面中，常常使用观察者模式来监听用户界面的交互事件，例如按钮的点击、菜单的选择等。当事件发生时，观察者会被通知并执行相应的操作，从而实现用户界面和业务逻辑的解耦。
消息推送系统：观察者模式常被用于实现消息推送系统。当有新消息产生时，被观察者会通知所有的观察者，以便它们能够及时接收到新消息并进行相应的处理。
订阅-发布模式：订阅-发布模式是观察者模式的一种扩展，常用于事件驱动的系统中。订阅者通过订阅感兴趣的事件，当事件发生时，发布者会通知所有订阅者，使它们能够响应相应的事件。
数据库触发器：当数据库中的数据发生改变时，触发器可以通知相关的观察者进行相应的操作。观察者可以是其他数据库，或者是应用程序中的其他模块，以实现数据的同步和一致性。
股票交易系统：在股票交易系统中，经纪人和投资者之间的关系可以使用观察者模式来建模。当股票价格发生变化时，经纪人会通知所有的投资者，以便他们能够及时作出相应的决策。

观察者模式适用于当一个对象的改变需要通知其他多个对象时，同时观察者对象之间应尽量保持独立，以减少耦合性。

四、观察者模式面试题

什么是观察者模式？它解决了什么问题？
观察者模式的核心角色有哪些？
观察者模式和发布-订阅模式有何区别？
观察者模式如何实现对象之间的解耦？
观察者模式的优点是什么？
观察者模式的缺点是什么？
如何实现一个简单的观察者模式？
观察者模式在哪些场景下应用较为常见？
如何防止观察者模式中的内存泄漏问题？
观察者模式和回调函数有何异同？

java 对象接口设计模式系统

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