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微信公众号#xff1a;Java随想录 文章目录 使用场景实现方式Java对观察者模式的支持Guava对观察者模式的支持Spring对观察者模式的支持 优缺点 观察者模式#xff08;Observer Pattern#xff09;是一种…本文已收录至Github推荐阅读 Java随想录
微信公众号Java随想录 文章目录 使用场景实现方式Java对观察者模式的支持Guava对观察者模式的支持Spring对观察者模式的支持 优缺点 观察者模式Observer Pattern是一种常见的行为型设计模式用于在对象之间建立一种一对多的依赖关系。当一个对象的状态发生变化时所有依赖它的对象都将得到通知并自动更新。 使用场景
观察者模式在许多应用中都有广泛的应用特别是当存在对象之间的一对多关系并且需要实时通知和更新时观察者模式非常适用。下面列举几个典型的使用场景
消息发布/订阅系统观察者模式可以用于构建消息发布/订阅系统其中消息发布者充当主题被观察者而订阅者则充当观察者。当发布者发布新消息时所有订阅者都会收到通知并执行相应操作。用户界面组件在图形用户界面 (GUI) 开发中观察者模式常被用于处理用户界面组件之间的交互。当一个组件的状态发生变化时其他依赖该组件的组件将自动更新以反映新的状态。股票市场监控在金融领域观察者模式可用于实现股票市场监控系统。各个投资者可以作为观察者订阅感兴趣的股票在股票价格变动时即时收到通知。事件驱动系统观察者模式也常用于事件驱动系统中如图形用户界面框架、游戏引擎等。当特定事件发生时触发相应的回调函数并通知所有注册的观察者。
以上仅是观察者模式的一些典型使用场景实际上只要存在对象之间的依赖关系并且需要实现解耦和灵活性观察者模式都可以考虑作为一种设计方案。
实现方式
观察者模式包含以下几个核心角色
主题Subject也称为被观察者或可观察者它是具有状态的对象并维护着一个观察者列表。主题提供了添加、删除和通知观察者的方法。观察者Observer观察者是接收主题通知的对象。观察者需要实现一个更新方法当收到主题的通知时调用该方法进行更新操作。具体主题Concrete Subject具体主题是主题的具体实现类。它维护着观察者列表并在状态发生改变时通知观察者。具体观察者Concrete Observer具体观察者是观察者的具体实现类。它实现了更新方法定义了在收到主题通知时需要执行的具体操作。
下面是观察者模式的经典实现方式
定义观察者接口创建一个名为 Observer 的接口包含一个用于接收通知的方法例如 update()。
public interface Observer {void update();
}定义主题接口创建一个名为 Subject 的接口包含用于管理观察者的方法如 registerObserver()、removeObserver() 和 notifyObservers()。
public interface Subject {void registerObserver(Observer observer);void removeObserver(Observer observer);void notifyObservers();
}实现具体主题创建一个具体类实现 Subject 接口实现注册、移除和通知观察者的方法。在状态变化时调用 notifyObservers() 方法通知所有观察者。
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class ConcreteSubject implements Subject {private final ListObserver observers new ArrayList();private int state;public void setState(int state) {this.state state;notifyObservers();}Overridepublic void registerObserver(Observer observer) {observers.add(observer);}Overridepublic void removeObserver(Observer observer) {observers.remove(observer);}Overridepublic void notifyObservers() {for (Observer observer : observers) {observer.update();}}
}实现具体观察者创建一个具体类实现 Observer 接口实现接收通知并进行相应处理的方法。
public class ConcreteObserver implements Observer {private String name;private Subject subject;public ConcreteObserver(String name, Subject subject) {this.name name;this.subject subject;}Overridepublic void update() {System.out.println(name received notification);}
}使用观察者模式在实际代码中我们可以创建具体的主题和观察者对象并进行注册和触发状态变化。
public class Main {public static void main(String[] args) {ConcreteSubject subject new ConcreteSubject();ConcreteObserver observer1 new ConcreteObserver(Observer 1, subject);ConcreteObserver observer2 new ConcreteObserver(Observer 2, subject);subject.registerObserver(observer1);subject.registerObserver(observer2);subject.setState(10);// Output:// Observer 1 received notification// Observer 2 received notificationsubject.removeObserver(observer1);subject.setState(20);// Output:// Observer 2 received notification}
}Java对观察者模式的支持
观察者模式在Java语言中的地位非常重要。在JDK的 java.util 包中提供 Observable 类以及 Observer 接口它们构成了Java语言对观察者模式的支持。
使用 Observable 类以及 Observer 接口优化之后的代码为
// 具体观察者
public class ConcreteObserver implements Observer {private String name;public ConcreteObserver(String name) {// 设置每一个观察者的名字this.name name;}/*** 当变化之后就会自动触发该方法*/Overridepublic void update(Observable o, Object arg) {if (arg instanceof Integer) {System.out.println(this.name 观察到 state 更改为 arg);}}
}// 被观察者继承 Observable 表示可以被观察
public class ConcreteSubject extends Observable {private int state;public ConcreteSubject(int state) {this.setState(state);}public int getState() {return state;}public void setState(int state) {// 设置变化点super.setChanged();// 状态变化通知观察者super.notifyObservers(state);this.state state;}Overridepublic String toString() {return state this.state;}
}public class TestObserve {public static void main(String[] args) {// 创建被观察者ConcreteSubject subject new ConcreteSubject(0);// 创建观察者ConcreteObserver ConcreteObserverA new ConcreteObserver(观察者 A);ConcreteObserver ConcreteObserverB new ConcreteObserver(观察者 B);ConcreteObserver ConcreteObserverC new ConcreteObserver(观察者 C);// 添加可观察对象subject.addObserver(ConcreteObserverA);subject.addObserver(ConcreteObserverB);subject.addObserver(ConcreteObserverC);System.out.println(subject);// Output:// state0subject.setState(1);// Output:// 观察者 C 观察到 state 更改为1// 观察者 B 观察到 state 更改为1// 观察者 A 观察到 state 更改为1System.out.println(subject);// Output:// state1}
}Guava对观察者模式的支持
Guava 中使用 Event Bus 来实现对观察者模式的支持。
com.google.common.eventbus.EventBus 提供了以下主要方法
register(Object listener)将一个对象注册为事件的监听器。unregister(Object listener)从事件总线中注销一个监听器。post(Object event)发布一个事件到事件总线以便通知所有注册的监听器。getSubscribers(Class? eventClass)返回订阅指定事件类型的所有监听器的集合。
这些方法提供了事件的注册、注销、发布和获取监听器等功能使得开发者可以方便地使用 EventBus 进行事件驱动编程。
Getter
AllArgsConstructor
public class MyEvent {private String message;
}Slf4j
public class EventSubscriber {Subscribepublic void handleEvent(MyEvent event) {String message event.getMessage();// Handle the event logiclog.info(Received event: message);}
}Test
public void test() {EventBus eventBus new EventBus();EventSubscriber subscriber new EventSubscriber();eventBus.register(subscriber);// Publish an eventeventBus.post(new MyEvent(Hello, World!));// Output:// Received event: Hello, World! }Spring对观察者模式的支持
Spring 中可以使用 Spring Event 来实现观察者模式。
在Spring Event中有一些核心的概念和组件包括ApplicationEvent、ApplicationListener、ApplicationContext和ApplicationEventMulticaster。
ApplicationEvent应用事件 ApplicationEvent是Spring Event框架中的基础类它是所有事件类的父类。通过继承ApplicationEvent并定义自己的事件类可以创建特定类型的事件对象。事件对象通常包含与事件相关的信息例如状态变化、操作完成等。 ApplicationListener应用监听器 ApplicationListener是Spring Event框架中的接口用于监听并处理特定类型的事件。通过实现ApplicationListener接口并指定感兴趣的事件类型可以创建具体的监听器。监听器可以定义在任何Spring Bean中当所监听的事件被发布时监听器会自动接收到该事件并执行相应的处理逻辑。 ApplicationContext应用上下文 ApplicationContext是Spring框架的核心容器它负责管理Bean的生命周期和依赖关系。在Spring Event中ApplicationContext是事件的发布者和订阅者的容器。通过获取ApplicationContext实例可以获取ApplicationEventPublisher来发布事件也可以注册ApplicationListener来监听事件。 ApplicationEventMulticaster事件广播器 ApplicationEventMulticaster是Spring Event框架中的组件用于将事件广播给各个监听器。它负责管理事件和监听器之间的关系并将事件传递给对应的监听器进行处理。Spring框架提供了几种实现ApplicationEventMulticaster的类如SimpleApplicationEventMulticaster和AsyncApplicationEventMulticaster用于支持不同的事件分发策略。
通过使用这些关键概念和组件可以在 Spring 应用程序中实现事件驱动的编程模型。事件发布者ApplicationEventPublisher可以发布特定类型的事件而订阅者ApplicationListener可以监听和处理已发布的事件。ApplicationContext作为容器负责管理事件和监听器并使用ApplicationEventMulticaster来实现事件的广播和分发。
下面是使用 Spring Event 实现观察者模式的例子
/*** p* 基础事件发布类* /p**/public abstract class BaseEventT extends ApplicationEvent {/*** 该类型事件携带的信息*/private T eventData;/**** param source 最初触发该事件的对象* param eventData 该类型事件携带的信息*/public BaseEvent(Object source, T eventData) {super(source);this.eventData eventData;}public T getEventData() {return eventData;}
}这里定义了一个基础事件发布抽象类所有的事件发布类都可以继承此类。
Data
Builder
AllArgsConstructor
NoArgsConstructor
public class User {private Integer userId;private String userName;
}public class UserEvent extends BaseEventUser{private static final long serialVersionUID 8145130999696021526L;public UserEvent(Object source, User user) {super(source,user);}}Slf4j
Service
public class UserListener {/** Async加了就是异步监听,没加就是同步启动类要开启EnableAsync注解* 可以使用Order定义监听者顺序默认是按代码书写顺序* 如果返回类型不为void,则会被当成一个新的事件,再次发布* EventListener注解在EventListenerMethodProcessor类被扫描* 可以使用SpEL表达式来设置监听器生效的条件* 监听器可以看做普通方法,如果监听器抛出异常,在publishEvent里处理即可*///AsyncOrder(1)EventListener(condition #userEvent.getEventData().getUserName().equals(小明))public String lister1(UserEvent userEvent){User user userEvent.getEventData();log.info(user.toString());return 小米;}AsyncOrder(2)EventListenerpublic void lister3(UserEvent userEvent){log.info(监听者2);}AsyncOrder(3)EventListenerpublic void lister2(String name){log.info(我叫name);}}Slf4j
SpringBootTest
RunWith(SpringRunner.class)
public class ObserveTest {Resourceprivate ApplicationEventPublisher applicationEventPublisher;Testpublic void test() {applicationEventPublisher.publishEvent(new UserEvent(this, new User(1, 小明)));// Output:// User(userId1, userName小明)// 我叫小米// 监听者2}}IDEA 中可以直接跳转到对应的监听器。 相比于 Guava Event BusSpring Event 在实现观察者模式时具有以下优点
集成性Spring Event 是 Spring 框架的一部分可以与其他 Spring 组件如 Spring Boot、Spring MVC 等无缝集成。这使得在一个应用程序中使用 Spring Event 变得更加方便和统一。注解驱动Spring Event 支持使用注解来声明事件监听器和发布事件。通过使用 EventListener 注解开发人员可以轻松定义事件监听器方法并且不需要显式注册和注销监听器。
优缺点
观察者模式有以下几个优点
解耦性观察者模式能够将主题和观察者之间的耦合度降到最低。主题与观察者之间都是松散耦合的关系它们之间可以独立地进行扩展和修改而不会相互影响。灵活性通过使用观察者模式可以动态地添加、删除和通知观察者使系统更加灵活。无需修改主题或观察者的代码就可以实现新的观察者加入和旧观察者离开的功能。一对多关系观察者模式支持一对多的依赖关系一个主题可以有多个观察者。这样可以方便地实现消息的传递和广播当主题状态更新时所有观察者都能得到通知。
虽然观察者模式具有许多优点但也存在一些缺点
可能引起性能问题如果观察者较多或通知过于频繁可能会导致性能问题。每个观察者都需要接收通知并执行相应操作当观察者较多时可能会增加处理时间和系统负载。可能引起循环依赖由于观察者之间可以相互注册如果设计不当可能会导致循环依赖的问题。这样会导致触发通知的死循环造成系统崩溃或异常。顺序不确定性在观察者模式中观察者的执行顺序是不确定的。如果观察者之间有依赖关系可能会产生意外的结果。
综上所述观察者模式在许多场景下都非常有用但在使用时需要注意性能问题、循环依赖和执行顺序等方面的考虑。
