什麼是觀察者模式?

首先先來看看一個對於觀察者模式一個經典的描述，出自於阎宏博士的《JAVA與模式》:

观察者模式是对象的行为模式，又叫发布-订阅(Publish/Subscribe)模式、模型-视图(Model/View)模式、源-监听器(Source/Listener)模式或从属者(Dependents)模式。
观察者模式定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。这个主题对象在状态上发生变化时，会通知所有观察者对象，使它们能够自动更新自己。

可能單看上面一段話有點抽象，接下來再用更實際的描述理解觀察者模式。

觀察者模式的結構

一個軟件系統中存在各種對象，且常常要求在某一個對象狀態發生變化時，某些其他可能與之關聯的對象要做出相應的改變。觀察者模式就正是為了這樣需求而誕生的設計模式，來看看觀察者模式的架構圖:

觀察者模式涉及的角色如下:

抽象主題角色(Abstract Subject): 抽象主題角色把所有對觀察者對象的引用都保存到 observers:ArrayList 中，每個主題都可以有任意個觀察者。抽象主題提供一個接口，可以增加 attach 或刪除 detach 觀察者對象，因此抽象主題角色又叫做抽象被觀察者(Abstract Observable)角色。
具體主題角色(Concrete Subject): 將有關狀態存入具體觀察者對象，在具體主題的內部狀態發生改變時，給所有登記過觀察者發出通知，因此具體主題角色又叫做具體被觀察者(Concrete Observable)角色。
抽象觀察者角色(Abstract Observer): 為所有具體觀察者提供一個接口，在得到主題的通知時更新自己 update。
具體觀察者角色(Concrete Observer): 存儲與主題的狀態自恰的狀態。具體觀察者角色要實現所有抽象觀察者提供的所有接口，以便使自己的狀態跟主題的狀態互相協調。

接下來來看看觀察者模式的原代碼!

代碼實現

package observer;/*
* 抽象觀察者類
* */public abstract class AbstractObserver {// 更新觀察者的狀態public abstract void update(String newState);
}

package observer;/*
* 抽象主題類
* */import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public abstract class AbstractSubject {// 觀察者集合List<AbstractObserver> observers = new ArrayList<AbstractObserver>();// 添加觀察者public void add(AbstractObserver observer) {observers.add(observer);}// 移除觀察者public void remove(AbstractObserver observer) {observers.remove(observer);}// 通知所有註冊的觀察者public void notify(String newState) {for(AbstractObserver observer : observers) {observer.update(newState);}}
}

package observer;/** 具體觀察者類* */public class ConcreteObserver extends AbstractObserver {// 觀察者名稱private String name;public ConcreteObserver(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void update(String newState) {System.out.println("觀察者 " + this.name + " 狀態被更新為 " + newState);}
}

package observer;/** 具體主題類* */public class ConcreteSubject extends AbstractSubject {private String state;public ConcreteSubject(String state) {this.state = state;}public String getState() {return state;}// 主題狀態發生變化public void change(String newState) {this.state = newState;this.notify(newState);}
}

package observer;/** 測試類* */public class Main {public static void main(String[] args) {ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject("initial state");ConcreteObserver observer1 = new ConcreteObserver("observer1");ConcreteObserver observer2 = new ConcreteObserver("observer2");ConcreteObserver observer3 = new ConcreteObserver("observer3");subject.add(observer1);subject.add(observer2);subject.add(observer3);System.out.println("主題角色狀態: " + subject.getState());subject.change("change state");System.out.println("主題角色狀態: " + subject.getState());}
}

測試類運行結果如下:

實際案例

最後通過一個實際案例場景，運用觀察者模式滿足需求。

假設今天要模擬一個學校班級，首先會有老師跟學生。老師會自己知道作業狀態，且會布置作業給學生。而一旦收到老師布置的作業，學生便會開始完成作業。來看看用觀察者模式的代碼實現:

package School;/** 抽象觀察者類* */public abstract class AbstractStudent {// 學生完成作業，相當於更新作業狀態public abstract void finish(String homework);
}

package School;/** 抽象主題類* */import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public abstract class AbstractTeacher {// 老師管理的學生集合private List<AbstractStudent> students = new ArrayList<AbstractStudent>();// 增加學生public void add(AbstractStudent student) {students.add(student);}// 移除學生public void remove(AbstractStudent student) {students.remove(student);}// 老師布置作業public void assignHomework(String homework) {for(AbstractStudent student : students) {student.finish(homework);}}
}

package School;/** 具體觀察者類* */public class ConcreteStudent extends AbstractStudent {String name;int number;public ConcreteStudent(String name, int number) {this.name = name;this.number = number;}@Overridepublic void finish(String homework) {System.out.println("學號 " + this.number + " " + this.name + " 同學正在完成作業 " + homework);}
}

package School;/** 具體主題類* */public class ConcreteTeacher extends AbstractTeacher {private String homework = "目前沒有作業";public String getHomework() {return this.homework;}public void notifyStudents(String homework) { // 老師通知學生this.homework = homework;this.assignHomework(homework);}
}

package School;/** 測試類* */public class Main {public static void main(String[] args) {ConcreteTeacher teacher = new ConcreteTeacher();ConcreteStudent student1 = new ConcreteStudent("Tristan", 181250083);ConcreteStudent student2 = new ConcreteStudent("William", 181250168);ConcreteStudent student3 = new ConcreteStudent("cyzPaul", 181250015);ConcreteStudent student4 = new ConcreteStudent("Donovan", 181250003);teacher.add(student1);teacher.add(student2);teacher.add(student3);teacher.add(student4);System.out.println("目前作業狀態 : " + teacher.getHomework());teacher.notifyStudents("homework1");System.out.println("目前作業狀態 : " + teacher.getHomework());}
}

測試類運行結果如下:

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