觀察者模式由來

觀察者模式（Observer Pattern）是一種行為型設(shè)計模式，它的起源可以追溯到20世紀90年代初，由設(shè)計模式四人幫（Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson 和 John Vlissides）在其著作《設(shè)計模式：可復(fù)用面向?qū)ο筌浖幕A(chǔ)》中首次提出。觀察者模式用于解決對象之間的一對多依賴關(guān)系，當一個對象（被觀察者）的狀態(tài)發(fā)生改變時，所有依賴于它的對象（觀察者）都會得到通知并自動更新。

概念

1. 被觀察者（Subject）：定義一個接口，用于添加、刪除和通知觀察者。
2. 觀察者（Observer）：定義一個接口，用于接收被觀察者的通知并執(zhí)行相應(yīng)的操作。
3. 具體被觀察者（ConcreteSubject）：實現(xiàn)被觀察者接口，維護觀察者列表，并在狀態(tài)改變時通知所有觀察者。
4. 具體觀察者（ConcreteObserver）：實現(xiàn)觀察者接口，具體實現(xiàn)接收到通知后的操作。

實現(xiàn)原理

觀察者模式的核心原理是通過將對象間的依賴關(guān)系從硬編碼轉(zhuǎn)移到外部，使得一個對象（被觀察者）可以在不通知其他對象的情況下更改其狀態(tài)，然后在適當?shù)臅r候通知所有依賴于它的對象（觀察者）。這種解耦的設(shè)計方式使得代碼更加靈活，易于擴展和維護。

我有一個朋友張三，他總是關(guān)心天氣情況，每天會看天氣預(yù)報，在這個過程中，天氣預(yù)報（被觀察者）和張三（觀察者）之間就會存在一種依賴關(guān)系。當天氣預(yù)報發(fā)生變化時，張三需要得到通知并及時更新自己的信息。

定義角色：

• 被觀察者（Subject）：天氣預(yù)報。它包含了當前的天氣狀況以及未來一段時間內(nèi)的天氣預(yù)報信息。
• 觀察者（Observer）：張三。他是一個依賴于天氣預(yù)報信息的用戶。

建立依賴關(guān)系：

• 張三訂閱了天氣預(yù)報服務(wù)，這樣當他打開電視或查看手機時，就能接收到最新的天氣預(yù)報信息。

事件通知機制：

• 天氣預(yù)報服務(wù)會在天氣狀況發(fā)生變化時，或者新的預(yù)報信息生成時，觸發(fā)通知機制。這個機制負責將最新的天氣信息發(fā)送給所有訂閱了服務(wù)的用戶，包括張三。

更新策略：

• 張三在接收到天氣預(yù)報信息后，會根據(jù)信息的內(nèi)容更新自己的認知，比如決定是否要帶傘、穿什么衣服等。

動態(tài)加入和退出：

• 如果張三決定不再訂閱天氣預(yù)報服務(wù)，他可以隨時取消訂閱。同樣，如果張三從一個城市搬到另一個城市，他可以訂閱新的城市的天氣預(yù)報服務(wù)。

技術(shù)實現(xiàn)

首先，我們定義一個Subject接口和一個Observer接口：

// 被觀察者
public interface Subject {void registerObserver(Observer observer);void removeObserver(Observer observer);void notifyObservers();
}// 觀察者
public interface Observer {void update(String message);
}

然后，我們創(chuàng)建一個WeatherForecast類作為被觀察者，實現(xiàn)Subject接口：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class WeatherForecast implements Subject {private List<Observer> observers = new ArrayList<>();private String message;public void setMessage(String message) {this.message = message;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(message);}}
}

接下來，我們創(chuàng)建一個WeatherWatcher類作為觀察者，實現(xiàn)Observer接口：

public class WeatherWatcher implements Observer {private String name;public WeatherWatcher(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void update(String message) {System.out.println(name + " received weather forecast: " + message);}
}

最后，我們在主函數(shù)中創(chuàng)建一個WeatherForecast對象和兩個WeatherWatcher對象，并讓它們訂閱天氣預(yù)報：

public static void main(String[] args) {WeatherForecast weatherForecast = new WeatherForecast();WeatherWatcher watcher1 = new WeatherWatcher("張三");WeatherWatcher watcher2 = new WeatherWatcher("李四");weatherForecast.registerObserver(watcher1);weatherForecast.registerObserver(watcher2);weatherForecast.setMessage("今天天氣晴朗，溫度適中。");weatherForecast.setMessage("明天將會有大雨，請攜帶雨具。");
}

運行這個程序，你會看到張三和李四都收到了天氣預(yù)報的通知。

Spring 實現(xiàn)

定義事件類：首先，我們需要定義一個事件類，它將攜帶被觀察者狀態(tài)變化的信息。

package com.neo.design.observer;import org.springframework.context.ApplicationEvent;public class WeatherEvent extends ApplicationEvent {private String weatherInfo;public WeatherEvent(Object source, String weatherInfo) {super(source);this.weatherInfo = weatherInfo;}public String getWeatherInfo() {return weatherInfo;}
}

1. 創(chuàng)建事件發(fā)布者：接下來，我們創(chuàng)建一個事件發(fā)布者，它將負責發(fā)布天氣變更事件。在這個例子中，我們將使用Spring的ApplicationEventPublisher來發(fā)布事件。

import org.springframework.context.ApplicationEventPublisher;
import org.springframework.stereotype.Component;@Component
public class WeatherEventPublisher {private final ApplicationEventPublisher publisher;public WeatherEventPublisher(ApplicationEventPublisher publisher) {this.publisher = publisher;}public void publishWeatherChangeEvent(String message) {publisher.publishEvent(new WeatherChangeEvent(message));}
}

創(chuàng)建事件監(jiān)聽器：然后，我們創(chuàng)建一個事件監(jiān)聽器，它將實現(xiàn)ApplicationListener接口，并重寫onApplicationEvent方法。在這個方法中，我們將處理天氣變更事件，并通知相關(guān)的觀察者。

package com.neo.design.observer;import org.springframework.context.ApplicationEventPublisher;
import org.springframework.stereotype.Component;@Component
public class WeatherEventPublisher {private final ApplicationEventPublisher publisher;public WeatherEventPublisher(ApplicationEventPublisher publisher) {this.publisher = publisher;}public void publishWeatherChangeEvent(String message) {publisher.publishEvent(new WeatherChangeEvent(message));}
}

創(chuàng)建用戶服務(wù)：我們還需要創(chuàng)建一個用戶服務(wù)，它將負責管理用戶的訂閱信息，并在接收到天氣變更事件時通知用戶。

package com.neo.design.observer;import org.springframework.stereotype.Service;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;@Service
public class UserService {private final List<String> subscribers = new ArrayList<>();public void subscribe(String subscriber) {subscribers.add(subscriber);}public void notifySubscribers(String message) {for (String subscriber : subscribers) {System.out.println(subscriber + " received weather forecast: " + message);}}
}

創(chuàng)建控制器：最后，我們創(chuàng)建一個控制器，它將接收用戶訂閱請求和天氣變更請求，并調(diào)用相應(yīng)的服務(wù)來處理這些請求。

package com.neo.design.observer;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;@RestController
public class WeatherForecastController {@Autowiredprivate UserService userService;@Autowiredprivate WeatherEventPublisher publisher;@PostMapping("/subscribe")public String subscribe(@RequestParam("subscriber") String subscriber) {userService.subscribe(subscriber);return "Subscriber added!";}@PostMapping("/update-weather")public String updateWeather(@RequestParam("message") String message) {publisher.publishWeatherChangeEvent(message);return "Weather updated!";}
}

通過以上設(shè)計，我們利用Spring Boot的事件機制和依賴注入特性實現(xiàn)了一個高效的觀察者模式。

驗證

新增一名觀察者

設(shè)定一個被觀察者所關(guān)注的消息。

執(zhí)行功能，返回測試結(jié)果如下

總結(jié)

觀察者模式（Observer Pattern）在軟件工程設(shè)計中扮演著重要角色，觀察者模式實現(xiàn)了發(fā)布者（主題）和訂閱者（觀察者）之間的松散耦合。發(fā)布者無需知道具體的訂閱者是誰，只需要維護一個訂閱者列表，并在狀態(tài)變化時通知它們。這種解耦使得系統(tǒng)更具靈活性和可擴展性。通過觀察者模式，添加或移除訂閱者非常容易，不需要修改發(fā)布者的代碼。只需實現(xiàn)觀察者接口并注冊或取消注冊即可。這使得系統(tǒng)在需求變化或擴展時更易于維護。它適用于各種需要實時更新和異步處理的場景，提升了系統(tǒng)的響應(yīng)能力和用戶體驗，是設(shè)計模式中一個非常實用且常用的模式。

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