【设计模式-观察者模式】

定义

观察者模式（Observer Pattern）是一种行为型设计模式，用于定义一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象（被观察者）的状态变化。当主题状态发生变化时，所有依赖于它的观察者都会收到通知并自动更新。

UML图

• Subject（主题/被观察者）：定义了可以注册、注销观察者的方法，以及通知观察者的逻辑。
• Observer（观察者）：定义了一个更新接口，当被观察者状态发生变化时，观察者会通过该接口更新自己。
• ConcreteSubject（具体主题）：实现主题接口，维护观察者的列表，并在状态变化时通知观察者。
• ConcreteObserver（具体观察者）：实现观察者接口，定义在主题状态变化时的具体行为。

工作流程

1. 观察者通过主题对象注册自己，以便接收更新。
2. 主题对象在状态变化时调用观察者的更新方法。
3. 观察者根据主题的最新状态进行相应的更新操作。

代码

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

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

// 主题接口
interface Subject {
    void registerObserver(Observer observer);
    void removeObserver(Observer observer);
    void notifyObservers();
}

// 具体主题类
class NewsAgency implements Subject {
    private List<Observer> observers = new ArrayList<>();
    private String news;

    public void registerObserver(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }

    public void removeObserver(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }

    public void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(news);
        }
    }

    public void setNews(String news) {
        this.news = news;
        notifyObservers(); // 状态变化时通知所有观察者
    }
}

// 具体观察者类
class NewsChannel implements Observer {
    private String name;

    public NewsChannel(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void update(String message) {
        System.out.println(name + " received news update: " + message);
    }
}

// 测试观察者模式
public class ObserverPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        NewsAgency newsAgency = new NewsAgency();
        
        NewsChannel channel1 = new NewsChannel("Channel 1");
        NewsChannel channel2 = new NewsChannel("Channel 2");

        newsAgency.registerObserver(channel1);
        newsAgency.registerObserver(channel2);

        newsAgency.setNews("Breaking News: Observer Pattern Explained!");
        newsAgency.setNews("More News: Observer Pattern in Action!");
    }
}

优点

• 解耦：观察者和主题之间的耦合度低，主题不需要了解观察者的具体实现。
• 动态添加观察者：可以在运行时动态地添加和移除观察者，灵活性高。
• 广播机制：一个主题可以有多个观察者，状态变化时可以一并通知所有观察者。

缺点

• 可能导致内存泄漏：如果观察者没有被正确注销，可能会造成内存泄漏。
• 通知顺序不确定：多个观察者的更新顺序不固定，可能会导致状态不一致。
• 复杂性增加：在复杂系统中，观察者和主题之间的关系可能变得难以管理和调试。

适用场景

• 事件处理系统：如 GUI 事件监听，用户操作触发相应的事件。
• 发布/订阅系统：如消息队列、社交媒体的通知系统等。
• 数据变化监测：如实时数据监控、股票价格更新等。