观察者模式

2023年12月26日 262次阅读 来源: holly_wang_王小飞

观察者模式定义了一个一对多的依赖关系，让一个或多个观察者对象监听一个主题对象。这样一来，当被观察者状态发生改变时，需要通知相应的观察者，使这些观察者对象能够自动更新。

主题

主题是观察者观察的对象，三个特征。

  • 持有监听的观察者的引用
  • 支持增加和删除观察者
  • 主题状态改变，通知观察者

观察者

当主题发生变化，收到通知进行具体的处理

模式优势

这里举一个例子来说明，牛奶送奶站就是主题，订奶客户为监听者，客户从送奶站订阅牛奶后，会每天收到牛奶。如果客户不想订阅了，可以取消，以后就不会收到牛奶。

松耦合

  • 观察者增加或删除无需修改主题的代码，只需调用主题对应的增加或者删除的方法即可
  • 主题只负责通知观察者，但无需了解观察者如何处理通知。举个例子，送奶站只负责送递牛奶，不关心客户是喝掉还是洗脸。
  • 观察者只需等待主题通知，无需观察主题相关的细节。还是那个例子，客户只需关心送奶站送到牛奶，不关心牛奶由哪个快递人员，使用何种交通工具送达。

通知不错过

由于被动接受，正常情况下不会错过主题的改变通知。而主动获取的话，由于时机选取问题，可能导致错过某些状态。

Java实现

Java中有观察者模式使用的API

  • java.util.Observable 这是一个类，而非接口，主题需要继承这个类。
  • java.util.Observer 这是一个接口，监听者需要实现这个接口。
package strategy.observer;

import java.util.Observable;
import java.util.Observer;

/**
 * @createholly.wang 2017-06-28 9:41
 * @email wangxfholly@126.com
 */
public class MainRoot {
    public static void main(String[] args) {
        Observer consumer = new Consumer();
        MilkProvider provider = new MilkProvider();
        provider.addObserver(consumer);
        provider.milkProduced();
    }
    static class MilkProvider extends Observable {
            public void  milkProduced() {
                setChanged();//状态改变必须调用
                notifyObservers();
            }
    }
    static class Consumer implements Observer {

        @Override
        public void update(Observable o, Object arg) {
            System.out.println("Consumer update..." + o + ";arg=" + arg);
        }
    }
}

setChanged

 private boolean changed = false;
 protected synchronized void setChanged() {
        changed = true;
    }

setChanged 是加入了一个开关 changed，在notifyObservers 方法中会进行判断

public void notifyObservers() {
        notifyObservers(null);
    }
public void notifyObservers(Object arg) {
        /*
         * a temporary array buffer, used as a snapshot of the state of
         * current Observers.
         */
        Object[] arrLocal;

        synchronized (this) {
            /* We don't want the Observer doing callbacks into
             * arbitrary code while holding its own Monitor.
             * The code where we extract each Observable from
             * the Vector and store the state of the Observer
             * needs synchronization, but notifying observers
             * does not (should not).  The worst result of any
             * potential race-condition here is that:
             * 1) a newly-added Observer will miss a
             *   notification in progress
             * 2) a recently unregistered Observer will be
             *   wrongly notified when it doesn't care
             */
            if (!changed)
                return;
            arrLocal = obs.toArray();
            clearChanged();
        }

        for (int i = arrLocal.length-1; i>=0; i--)
            ((Observer)arrLocal[i]).update(this, arg);
    }

加入开关可能有

  1. 筛选有效通知，只有有效通知可以调用setChanged。比如，我的微信朋友圈一条状态，好友A点赞，后续该状态的点赞和评论并不是每条都通知A，只有A的好友触发的操作才会通知A。
  2. 便于撤销通知操作，在主题中，我们可以设置很多次setChanged，但是在最后由于某种原因需要取消通知，我们可以使用clearChanged轻松解决问题。
  3. 主动权控制，由于setChanged为protected,而notifyObservers方法为public，这就导致存在外部随意调用notifyObservers的可能，但是外部无法调用setChanged，因此真正的控制权应该在主题这里。

主动获取

观察者模式即所谓的推送方式，然而推送并非完美无缺。比如主题变化会推送大量的数据，而其中的一些观察者只需要某项数据，此时观察者就需要在具体实现中花费时间筛选数据。

这确实是个问题，想要解决也不难，需要主题为某些数据提供getter方法，观察者只需调用getter取数据处理即可。

package strategy.observer;

import java.util.Observable;
import java.util.Observer;

/**
 * ${DESCRIPTION}
 *
 * @createholly.wang 2017-06-28 9:41
 * @email wangxfholly@126.com
 */
public class MainRoot {
    public static void main(String[] args) {
        Observer consumer = new Consumer();
        MilkProvider provider = new MilkProvider();
        provider.addObserver(consumer);
        provider.milkProduced();
    }
    static class MilkProvider extends Observable {
        public void  milkProduced() {
            setChanged();//状态改变必须调用
            notifyObservers();
        }
        public float getPrice() {
            return 2.5f;
        }
    }
    static class Consumer implements Observer {

        @Override
        public void update(Observable o, Object arg) {
            MilkProvider provider = (MilkProvider)o;
            System.out.println("milk price =" + provider.getPrice());
        }
    }
}

不足与隐患

主要的问题表现在内存管理上，主要由以下两点

  • 主题持有观察者的引用，如果未正常处理从主题中删除观察者，会导致观察者无法被回收。
  • 如果观察者具体实现代码有问题，会导致主题和观察者对象形成循环引用，在某些采用引用计数的垃圾回收器可能导致无法回收。

推拉互补

大多数系统避免不足，都是采用推拉模式 ，即推送关键消息，然后提供接口给观察者主动来调用获取详情。事务补偿机制主要采用这种方法，分布式一致性事务的解决办法也是如此，好多消息系统，微服务大多采用这种方法。

    原文作者：holly_wang_王小飞
    原文地址: https://www.jianshu.com/p/67bd05ac3feb
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