设计模式之观察者模式(Observer Pattern)

一.什么是观察者模式?

把现实世界中的报纸与订阅者的关系抽象出来就是观察者模式,一种报纸对应多个订阅者,订阅者可以随时解除订阅,未订阅的读者也可以随时开始订阅。一旦有新报纸发布,所有的订阅者都会收到新内容。

在观察者模式中,报纸叫做主题Subject,订阅者叫做观察者Observer,一个Subject可以被多个Observer关注,Observer可以随时解除关注,新的Observer也可以随时关注Subject。Subject内容发生改变时,会通知所有的Observer。

二.举个例子

很多网络游戏中都有答题活动,所有参与答题活动的玩家都会同时收到题目信息(延迟忽略不计),未参与活动的玩家可以中途加入,正在答题的玩家也可以随时退出。在此例中,游戏服务器就是“一”,玩家是“多”,题目信息就是在它们之间传递的消息。怎样才能设计出满足以上要求的类?不妨试试观察者模式。

首先,定义Subject抽象类:

package ObserverPattern;

import java.util.ArrayList;

/**
 * @author ayqy
 * 定义Subject抽象类
 *
 */
public abstract class Subject {
	ArrayList<Observer> observers = new ArrayList<Observer>();//观察者列表
	
	/**
	 * 注册主题
	 * @param o 申请注册该主题的Observer
	 */
	public void registSubject(Observer o)
	{
		observers.add(o);
	}
	
	/**
	 * 删除主题
	 * @param o
	 */
	public void reomveSubject(Observer o)
	{
		int index = observers.indexOf(o);
		observers.remove(index);
	}
	
	/**
	 * 通知所有观察者
	 * @param arg 该Subject想要传递给Observers的数据
	 */
	public void notifyObservers(Object arg)
	{
		for(Observer o : observers)
			o.update(this, arg);
	}
}

注意,这里用了抽象类而没有用接口,为什么?因为Subject的行为是fixed的,并不需要由子类来扩展。类似的,我们定义Observer抽象类:

package ObserverPattern;

/**
 * @author ayqy
 * 定义Observer抽象类
 *
 */
public abstract class Observer {
	Subject subject = null;//定义该Observer所关注的Subject
	
	public abstract void update(Subject subject, Object arg);//定义Observer的更新接口
}

下面开始实现我们的自定义Subject——GameServer:

package ObserverPattern;

/**
 * @author ayqy
 * 定义GameServer类,继承自Subject基类,负责发布题目
 *
 */
public class GameServer extends Subject{
	Question ques;//定义题目

	public Question getQues() {
		return ques;
	}

	public void setQues(Question q) {
		this.ques = q;
		
		super.notifyObservers(ques);//调用父类方法通知所有Observer
	}
}

P.S.GameServer类的成员变量Question是对题目信息的简单封装,Question类包含题号no与题目内容content两部分定义,以及一个toString方法,返回题目描述信息。再实现我们的自定义Observer——Player:

package ObserverPattern;

/**
 * @author ayqy
 * 定义PlayerA,继承自Observer基类,负责接收新题目
 *
 */
public class PlayerA extends Observer{
	
	public PlayerA(Subject sub)
	{
		subject = sub;
	}

	@Override
	public void update(Subject subject, Object arg) {
		Question q = (Question)arg;
		System.out.println("PlayerA received " + q.toString());
	}
	
}

P.S.为了使类层次更加清晰,此处并没有定义Player基类。很容易复制粘贴得到PlayerB与PlayerC,不再赘述。

至此,我们的模拟答题活动准备工作已经结束了,下面我们需要定义一个测试类来展示观察者模式的魅力。

三.效果示例

定义如下Test类:

package ObserverPattern;

/**
 * @author ayqy
 * 实现一个测试类,模拟网络游戏答题活动(游戏服务器按时更新题目信息并通知所有参与答题的玩家)
 *
 */
public class Test {
	public static void main(String[] args)
	{
		System.out.println("答题活动即将开始。。");
		//创建服务器
		GameServer gs = new GameServer();
		//创建玩家ABC
		Observer playerA = new PlayerA(gs);
		Observer playerB = new PlayerB(gs);
		Observer playerC = new PlayerC(gs);
		//为AB注册Subject,C对答题不感兴趣,拒绝注册
		gs.registSubject(playerA);
		gs.registSubject(playerB);
		System.out.println("玩家AB成功参与答题活动。。");
		System.out.println("答题活动正式开始。。");
		gs.setQues(new Question(1, "第一题"));
		gs.setQues(new Question(2, "第二题"));
		System.out.println("玩家A不想玩了,退出答题活动。。");
		gs.reomveSubject(playerA);
		gs.setQues(new Question(3, "第三题"));
		System.out.println("玩家C想中途加入活动");
		gs.registSubject(playerC);
		gs.setQues(new Question(4, "第四题"));
		System.out.println("答题活动结束。。");
	}
}

结果示例:

四.总结

从上面的例子可以看出观察者模式的特点:

  1. 利用观察者模式可以轻易地建立对象之间“一对多”的依赖关系;
  2. 利用观察者模式的机制可以很容易的实现这种依赖关系的动态维护