Java设计模式之行为型模式（观察者模式）介绍与说明

一、模式结构

观察者模式包含以下四个角色：

1. Subject（主题/被观察者）
   • 维护观察者列表，提供注册（registerObserver）、移除（removeObserver）观察者的方法，并定义通知所有观察者的方法（notifyObservers）。
   • 示例：天气数据（WeatherData）、优衣库品牌决策（UniqloBrandDecision）。
2. Observer（观察者）
   • 定义更新接口（update），用于接收主题的通知并执行响应逻辑。
   • 示例：天气显示组件（CurrentConditionsDisplay）、消费者（Consumer）。
3. ConcreteSubject（具体主题）
   • 实现主题接口，管理观察者列表，并在状态变化时触发通知。例如，WeatherData类在温度、湿度等数据更新时调用notifyObservers。
4. ConcreteObserver（具体观察者）
   • 实现观察者接口，定义具体响应逻辑。例如，CurrentConditionsDisplay在接收到数据后更新显示内容。

二、核心实现步骤

1. 定义观察者接口：声明update方法，参数可为数据对象或主题引用（推模型或拉模型）。
2. 实现具体观察者：在update方法中处理主题状态变化，例如更新UI或执行业务逻辑。
3. 定义主题接口：包含观察者管理方法和通知方法。
4. 实现具体主题：维护观察者列表，在状态变化时遍历并调用update方法。

三、代码示例（气象站系统）

// 观察者接口
public interface Observer {
    void update(float temp, float humidity, float pressure);
}
// 主题接口
public interface Subject {
    void registerObserver(Observer o);
    void removeObserver(Observer o);
    void notifyObservers();
}
// 具体主题类（天气数据）
public class WeatherData implements Subject {
    private List observers = new ArrayList<>();
    private float temperature, humidity, pressure;
    @Override
    public void registerObserver(Observer o) { observers.add(o); }
    @Override
    public void removeObserver(Observer o) { observers.remove(o); }
    @Override
    public void notifyObservers() {
        for (Observer o : observers) {
            o.update(temperature, humidity, pressure);
        }
    }
    public void measurementsChanged() {
        notifyObservers();
    }
    public void setMeasurements(float temp, float humidity, float pressure) {
        this.temperature = temp;
        this.humidity = humidity;
        this.pressure = pressure;
        measurementsChanged();
    }
}
// 具体观察者类（当前天气显示）
public class CurrentConditionsDisplay implements Observer {
    private float temp, humidity;
    @Override
    public void update(float temp, float humidity, float pressure) {
        this.temp = temp;
        this.humidity = humidity;
        display();
    }
    private void display() {
        System.out.println("当前温度：" + temp + "℃，湿度：" + humidity + "%");
    }
}

四、适用场景

1. 事件驱动系统：如GUI事件处理、按钮点击监听。
2. 实时数据监控：股票价格变动、传感器数据更新。
3. 订阅/发布模型：邮件订阅、RSS订阅、消息队列。
4. 跨模块通知：订单状态变更通知多个服务。

五、优缺点分析

六、高级应用与优化

1. 异步通知：使用线程池处理观察者回调，避免阻塞主题线程。
2. 事件参数化：通过事件对象（如VoteEvent）传递具体数据，增强灵活性。
3. 弱引用机制：防止内存泄漏（如使用WeakReference存储观察者）。
4. 分布式扩展：结合消息队列（如Kafka）实现跨进程观察者。

七、Java内置支持（已过时）

JDK提供java.util.Observable和Observer类，但因设计缺陷（如需手动调用setChanged()）已被标记为过时。推荐自定义实现或使用现代框架（如Spring的ApplicationEvent）。

总结

观察者模式通过解耦主题与观察者，实现了灵活的通知机制，广泛应用于事件驱动、实时监控等场景。开发者需权衡性能与扩展性，合理设计通知模型（推/拉）和生命周期管理。